銅綠微囊藻增殖與產毒過程中的氮磷限制與主控因子研究

2019-09-25 06:33:26任夢甜王曉江

水資源保護 2019年5期

任夢甜，陳榮，雷振，薛濤，王曉江

(西安建筑科技大學環境與市政工程學院，陜西西安 710055)

以上研究多集中于單一形態的氮在磷充足的情況下對藻細胞增殖和產毒的影響，而對不同形態的氮在不同氮磷濃度下對藻類生長和產毒的影響研究較少。本研究通過設計正交試驗，針對不同形態的氮在不同氮磷濃度下，氮、磷及其形態對微囊藻生長和產毒的影響進行研究，以期揭示氮磷源對微囊藻生長和產毒的影響機理，確定氮磷在藻類增殖和產毒素過程中的主控因子。

1 材料與方法

1.1 試驗藻種

試驗采用藻種為銅綠微囊藻，購于中國科學院水生生物研究所的淡水藻種庫。開始試驗之前，將銅綠微囊藻在對數期反復接種進行擴大培養。

1.2 培養條件的設定

1.3 預培養、饑餓處理及接種

取適量的藻種，將其接種到新配置的BG-11培養基中，培養7 d得到對數期藻種。將此對數期的藻種進行去除營養物質處理，6 000 r/min離心10 min，倒掉上清液后用15 mg/L的NaHCO3洗滌3次后保留離心得到的藻細胞，后接種至不含氮、磷培養基中培養7 d。饑餓處理后按前述方法再次去除營養物質，接入配置的不同氮磷濃度梯度的培養基中，初始接種濃度為2×105個/mL，pH=7.1。培養周期一般在12～18 d。試驗過程中每天搖晃培養液3次，期間改變各組別培養位置，以盡量減少光照對試驗結果的影響。為確保試驗結果的準確性，本研究中所有樣品均設2個平行樣。

1.4 指標測定

藻密度的測定采用細胞計數分析儀(Cellometer Auto T4，達科為，中國)，該細胞計數儀相比人工計數法能根據細胞的形態辨別細胞是否死亡，可以較準確地計數。每次測定取樣量為1 mL，從接種第2天開始測定，每隔1 d測定一次。

藻毒素(細胞內)的測定采用高效液相色譜(LC-2000，日立，日本)，分離柱尺寸為250 mm×4.6mm(SB-C18，安捷倫，USA)。流動相為甲醇，磷酸鹽緩沖溶液體積比為0.57∶0.43，流速為1 mL/min，進樣量為40 μL。從培養第4天開始每隔3 d測定一次MC-LR產量。每次取樣量控制在10～25 mL，前期取樣量多，后期逐漸減少。樣品的制備參考Long[21]的制備方法。

比增長率μ是衡量藻類增殖的另一重要參數，其計算公式為

μ=ln(Xt/Xt-T)/T

(1)

式中：Xt為第t天的藻密度；Xt-T為第t-T天的藻密度；T為時間間隔。當連續2 dμ值小于5%時，藻細胞增殖停止，試驗結束。

文中所有試驗數據均采用Excel 2007分析，圖均用Origin 9.0繪制。數據統計學分析采用SPSS19.0，P值表明各組數據之間存在顯著性差異，P值越小表示各組數據之間的顯著性差異越大。

2 結果與討論

2.1 藻細胞密度

圖1 不同氮磷條件下銅綠微囊藻的最大藻細胞密度值

2.2 對數期的比增長率

圖2 不同氮磷條件下銅綠微囊藻在對數期的比增長率

2.3 藻毒素合成

根據標準樣品檢測結果，銅綠微囊藻在生長過程中共產生3種MC異構體：MC-RR、MC-YR、MC-LR。在本試驗的氮磷條件下，各試驗組在試驗過程中合成的MC-RR含量非常少，幾乎檢測不到，MC-YR在各組中雖能檢測到，但只占藻毒素總含量的3%～10%。因此，本試驗的氮磷條件下以MC-LR為主導性藻毒素。