分光光度法測定銅綠微囊藻細胞密度研究

周緒申，馬帥領，尚志鳴，王 迎，郭麗峰，林 超

(1.海河流域水環境監測中心，天津 300170;2.北京空間機電研究所，北京 100191; 3.海河流域水資源保護局，天津 300170)

分光光度法測定銅綠微囊藻細胞密度研究

周緒申1，馬帥領2，尚志鳴2，王 迎1，郭麗峰1，林 超3

(1.海河流域水環境監測中心，天津 300170;2.北京空間機電研究所，北京 100191; 3.海河流域水資源保護局，天津 300170)

本文通過測定純種銅綠微囊藻的分光光度吸收曲線,分析其吸收峰值,并建立了不同藻細胞密度與吸收峰值的線性關系,從而提供一種快速、簡單的銅綠微囊藻細胞密度分光光度測定方法。結果表明:銅綠微囊藻在440和680nm波長處各有一個較大的吸收峰,銅綠微囊藻不同藻細胞密度與2波長的光吸收值呈良好的線性關系,細胞密度與葉綠素a含量也呈較好的線性關系。

銅綠微囊藻;分光光度法;吸光特性;細胞密度

1 簡介

藍藻通常指藍藻門(C y a no phy t a)的植物，又叫藍綠藻，由于藍藻中不含葉綠素 b、c，通過實驗室培養的單細胞藻類對模型進行了實驗分析驗證，趙巧華［1］認為同一藻的標準化吸收光譜在不同生長時期基本恒定不變，色素組成及其比例的不同是引起藻類間吸收光譜變化的主要原因。深入了解藻類對光的吸收特性及對光的競爭能力，有助于了解水生生態系統的演變、浮游植物的種群組成、演替及藍藻水華的形成機理。銅綠微囊藻(Mi c r o c y s i s ae r ugi no s a)屬于藍藻門球藻目微囊藻屬，是一種全球廣泛分布的淡水藍藻，極易在富營養化淡水中形成水華，并且持續時間長，控制難度大、危害性大［2］，同時該藻不易被魚類消化，嚴重破壞水生態環境。

水體富營養化中藻類監測指標主要包括生物量、藻密度和葉綠素a等［3］。其中葉綠素a是藻類重要的組成成分之一，其濃度的高低是表征光能自養生物量的重要指標。葉綠素a含量的高低與水體藻類的種類、數量等密切相關［4］。

有研究表明，通過測定水體中葉綠素a在一定程度上可以反映水體中藻類數量的多少和水質狀況。葉綠素a與藻密度的變化都符合微生物生長的S型曲線，2者都可以表征水體生物量和水華預警的表征參數［5］。

通過實驗室培養的純種銅綠微囊藻，研究其光吸收光譜，以期得出適合于檢測銅綠微囊藻細胞密度的簡單可靠的分光光度方法，為今后室內藻類實驗研究提供可靠數據資料和簡便的計量方式，也為野外監測湖泊水體中的微囊藻水華的藻密度提供數據支持，并為更深入了解藻類對光的吸收特性及對光的競爭能力提供了重要理論依據。

2 實驗方法

銅綠微囊藻(Mi c r o c y s t i s ae r ugi no s a)購于中國淡水藻種庫，藻種擴大培養采用B G-11培養基，銅綠微囊藻培養采用人工氣候箱(寧波賽福實驗儀器廠)，培養條件設置為:光照度4000 l x，光暗周期12h∶12h，溫度28℃，pH值為7.0。

銅綠微囊藻吸光值用光柵分光光度計(722型，上海第三分析儀器廠)測定，掃描波長的范圍為300～900nm，掃描間隔為5nm。

細胞密度在光學顯微鏡(Z E I SS Sc o peA 1)下進行測定，采用浮游生物計數框(0.1m l，購于中科院水生生物研究所)計數，分別計1、3、5行共30個方格數值，通過所記數值與小格體積計算藻細胞密度。藻細胞對比采用藻類分類檢測儀(B B E，F l uo r o P r o be)進行測定。

葉綠素a濃度采用經過0.45 μ m的纖維濾膜抽濾100m L，反復凍融-浸提，運用改進的丙酮萃取方法進行測定。

3 實驗結果

3.1 銅綠微囊藻光吸收曲線

以擴大培養的銅綠微囊藻在分光光度計上做300～900nm之間的范圍做掃描，以300nm為起始點每間隔5nm做一次掃描，作銅綠微囊藻的光吸收曲線，如圖1所示。

圖1 銅綠微囊藻光吸收曲線

由圖1可知，銅綠微囊藻在440和680nm處分別有一個較大的吸收峰，這是由銅綠微囊藻含有葉綠素a所致，在620nm左右較寬的吸收峰，是銅綠微囊藻含有藻藍蛋白的緣故［6］。

3.2 銅綠微囊藻稀釋倍數與吸光值的關系

雖然銅綠微囊藻 440和 680nm處的峰值較大，但數值是否與藻密度有線性關系未知。故將密度為109個/L的銅綠微囊藻稀釋成不同密度的藻液，做曲線比對440和680nm處的吸光值，如圖2所示。

由圖2可知，銅綠微囊藻在440和680nm的吸光值與稀釋倍數成較好的線性關系，線性關系和回歸系數分別為:y=0.8431x+0.034(440nm)，R2=0.9973;y=0.7886x+0.0293(680nm)，R2=0.9945。

3.3 銅綠微囊藻吸光度與藻密度的關系

由于稀釋倍數直接與細胞密度成反比的線性關系，而稀釋倍數與440和680nm的吸光值線性關系都較好，因此440和680nm的吸光值可作為銅綠微囊藻細胞密度的反映。為探討其計算的關系式，將不同密度銅綠微囊藻分別做440和680nm的吸光值曲線，如圖3所示。

圖2 銅綠微囊藻稀釋倍數的倒數與吸光值的曲線(上440n m，下680n m)

圖3 銅綠微囊藻吸光度與藻密度的關系(上440n m，下680n m)

銅綠微囊藻密度與440和680nm的吸光值線性關系均較好，其線性方程和回歸系數分別為:y= 773.93x-3.5049(440nm)，R2=1和y=893.94x-8.2264(680nm)，R2=0.9994。

3.4 銅綠微囊藻葉綠素a濃度與藻密度的關系

銅綠微囊藻的藻密度與其葉綠素 a濃度關系未知，雖以前諸多研究涉及，但多為研究水體中的藻類(藻類多樣)，或者研究結果非常不一致。為取得純種銅綠微囊藻的藻密度與葉綠素a之間的關系式，本次實驗取不同密度的銅綠微囊藻分別測定其葉綠素a的值，做曲線如圖4所示。

X 832

A

1008-1305(2016)05-0050-02

10.3969/j.issn.1008-1305.2016.05.019

2016-02-04

國家國際科技合作專項資助(2013D F A 71340)，國家水體污染控制與治理科技重大專項(2012Z X 07203-002)，水利部科技推廣項目(T G 1408))，水利部技術引進項目(201412)

周緒申(1982年—)，男，工程師。