藻类化感作用

高等水生景观植物化感抑藻作用研究我国富营养化水体比例不断上升,富营养化水平也随之加深,形势堪忧。

水生植物具有良好的景观功能、生态效应、净水功能和潜在的经济价值,利用水生植物修复富营养化水体前景十分广阔。

首先,本文对目前富营养化水体中藻类的处理途径与技术进行了阐述,讨论了各项技术的可行性及其优缺点。

其次,介绍了国内外化感作用的研究情况及研究趋势。

本文选取园林造景中运用广泛的三种湿地景观植物——美人蕉、鸢尾、香蒲,水华常见蓝藻(铜绿微囊藻)、绿藻(小球藻)作为研究对象,深入研究了美人蕉对铜绿微囊藻生长的影响和抑藻机理,并进一步比较了其不同部位的抑藻能力,从中筛选出抑制作用最强的植物组织进行活性组分萃取和生物性测定。

最后从应用的角度出发,对不同植物间组合的化感抑藻作用情况进行了比较,在此基础上研究了混合植物种植水对水华藻类的化感作用,为以后在园林建设中合理搭配各种类型的湿地植物,创造更好的环境效果奠定理论基础。

主要实验结果如下：①美人蕉种植水对铜绿微囊藻有很强的抑制作用,其抑制作用随着种植水浓度的增加而增强。

采用连续滴加种植水的方法可以显著的提高克藻能力。

在8d实验期中,抑制率最高达到92.7%。

不同灭菌方法抑藻效果有极显著性差异(sig<0.01),说明美人蕉化感物质中含有热不稳定物质。

②美人蕉四个部位中根部、叶部的浸提液抑藻能力最强,其对铜绿微囊藻的抑制率分别为93%、96%。

酶活性和电导率实验表明,美人蕉浸提液改变了藻细胞膜的通透性,提高了酶活性,通过干扰藻细胞正常代谢功能抑制铜绿微囊藻生长。

③利用快速溶剂萃取法提高了有机溶剂的萃取效率,叶部收率最高达到14.27%。

提取物中甲醇叶部和丙酮叶部的抑藻活性较高,其半抑制剂量150分别为2.03mg/ml、2.31mg/ml,甲醇叶部的抑制作用最强,超过了化学抑藻剂硫酸铜。

④鸢尾种植水对小球藻的生长有促进作用,美人蕉种植水则表现出低促高抑现象,香蒲种植水抑制作用最强,抑制率达50.7%；三种植物对小球藻叶绿素a含量影响差异显著(P<0.05),鸢尾种植水60%浓度时叶绿素a含量最高达到1035g/L,香蒲80%浓度处理组叶绿素a含量最低,仅为对照组的41%；不同植物组合后种植水的抑藻活性有所改变,组合后种植水抑藻效果明显。

赤潮期间藻类的化感效应Allelopathic effects in algal blooms彭喜春1,杨维东2,刘洁生2(1.暨南大学食品科学与生物工程系,广东广州510632;2.暨南大学生命科学技术学院,广东广州510632)中图分类号:Q93 文献标识码:A 文章编号:100023096(2007)022******* 海洋环境条件的变化导致浮游生物(微藻、原生动物或细菌)暴发性增殖或高度聚集使局部水体改变颜色产生赤潮。

海洋浮游微藻是引发赤潮的主要生物,在4000多种浮游微藻中有260多种能形成赤潮,中国沿海的赤潮生物有148种,其中43种曾引发过赤潮。

赤潮的暴发是海洋生物、营养物质、各种自然环境条件等内、外部因素综合作用的结果,其内因是海水中存在赤潮生物[1]。

非赤潮期间与赤潮发生时浮游植物的种类不同,发生赤潮时,并不完全是由浮游植物群落中平时的优势种群增殖而成为赤潮生物,而是赤潮生物的聚集或增殖[2]。

两次赤潮发生期间的优势种不一定相同,赤潮发生前后存在藻种的演变,一次赤潮期间也经常存在这种变化,关于这种演变目前主要有两种观点:一种观点认为是水体中营养盐含量的变化引起藻种的变化;另一种观点认为藻类之间的相互作用———化感效应引起藻种的更替[2]。

化感效应广泛存在于自然界中。

化感作用是生物在进化过程中产生的一种对环境的适应性机制,是生态系统中自然的化学调控现象。

一般认为,化感物质的产生和释放是生物在环境胁迫的选择压力下形成的[3～5]。

1　赤潮藻的化感效应赤潮发生前的海域中生活着较丰富的浮游植物的种群,各种群间以一定的比例构成该区域海洋浮游植物的群落,但在赤潮形成的过程中,种类将朝着单一化的方向发展,个别种类的异常增殖,使它成为该海域的绝对优势种,并经常伴随对其它各类的排除作用(exclusion),虽然这种现象是十分复杂的,但种间的化感效应显然是重要原因之一[6]。

研究表明,赤潮藻由于细胞外有机物质(化感物质)的分泌而导致的浮游生物间的交互作用被认为是一种影响浮游植物继发的重要因素[7],Keating[8]报道cyanobacte2 ria分泌的有毒物质抑制硅藻的生长;同样,定鞭藻纲(Prymnesiophyceae)及双鞭藻纲(Dinoflagellate)的藻类也有报道分泌一些物质抑制与其共存的其它浮游生物。

收稿日期：2013-08-05项目来源：国家支撑计划课题（2012BAJ25B07）作者简介：汪文斌（1980－），男，浙江湖州人，高级工程师，主要从事节能减排技术服务工作，E-mail ：wwb121212@163．com 化感物质抑藻作用研究进展汪文斌1，孔赟2，郑昱3，朱亮2（1．湖州南太湖环保科技发展有限公司，浙江湖州313000；2．浙江大学环境与资源学院，浙江杭州310058；3．湖州市能源监察支队，浙江湖州313000）摘要：有效控制湖库水华、治理富营养化水体是当前环境领域研究热点，关键藻种在地球CO 2固定和循环、产油产氢方面具有优势，但其过量增殖造成的环境生态风险较大。

化感物质因其高效抑藻性、选择作用性以及环境无害性，是一种具有应用价值的生物抑藻安全技术。

文章从藻细胞密度、叶绿素含量、超微结构及生长代谢、抗氧化酶活性等方面综述了化感抑藻作用及其性能评估方法，并重点阐述化感物质对水华藻、赤潮藻主要藻种的抑制作用及其机理，从而在基因表达、遗传机制等层面进行展望，以期为开发安全高效的抑藻化感物质、富营养化水体安全治理提供理论基础。

关键词：化感物质；抑藻；富营养化控制；机理中图分类号：X52文献标志码：A文章编号：1000－1166（2014）03－0040－08Ｒesearch Progress of the Algal Inhibition by Allelochemicals /WANG Wen-bin 1，KONG Yun 2，ZHENG Yu 3，ZHU Liang 2/（1．Huzhou Nantaihu Environmental Production Technology Company ，Huzhou 313000，China ；2．College of Environmental and resource sciences ，Zhejiang University ，Hangzhou 310058，China ；3．Huzhou Ener-gy Supervising Division ，Huzhou 313000，China ）Abstract ：Effective control of Lake Eutrophication is the hot research topic in the field of environment in recent decades．The allelochemicals ，because of their abilities of high algal inhibition ，selectivity ，and environmental harmlessness ，are ex-pected to achieve application in algal inhibiting field．In this paper ，the usage of plant allelopathy inhibiting the growth of harmful algae was summarized ，and the evaluation methods of algal inhibition effect were analyzed based on the algal cell density ，chlorophyll content ，ultrastructure ，growth metabolism and antioxidant enzyme activity．Furthermore ，the inhibi-tion mechanism of allelochemicals to the flos-aquae and aquaered tide algae were mainly expounded ，and the gene expres-sion of allelochemicals was proposed．Key words ：Allelochemicals ；algal inhibition ；eutrophication control ；mechanism近年来，藻类在地球CO 2固定和循环、产油产氢以及污水处理中的作用日益受到国内外研究者关注。

第32卷第4期海洋环境科学Vol．32，No．4 2013年8月MAＲINE ENVIＲONMENTAL SCIENCE August2013植物化感作用抑制海洋赤潮的研究与机理边归国（福建省环境保护厅，福建福州350003）摘要：较全面地介绍了陆生、淡水水生、大型海藻等各种植物化感作用抑制19种海洋赤潮藻类的方法、化感物质和抑制机理，初步分析了大型海藻和微藻之间的相互抑制作用，并对植物化感作用抑制海洋赤潮藻类技术进行展望。

关键词：化感作用；化感物质；海洋赤潮；机理中图分类号：X171．5文献标识码：A文章编号：1007-6336（2013）04-0636-05Ｒesearch and mechanism on plant allelopathy inhibitionmarine red tide：A reviwBIAN Gui-guo（Fujian Provincial Department of Environmental Protection，Fuzhou350003，China）Abstract：A fully introduce the terrestrial，freshwater aquatic，large algae and so on various plant allelopathy inhibit19species of ma-rine red tide algae method，allelochemicals and inhibition mechanism．Preliminary analysis of the large algae and micro algae mutual inhibition，and plant allelopathy inhibition Marine red tide algae technology was discussed．Key words：allelopathy；allelochemicals；marine red tide；mechanism国内外大量研究表明，海洋浮游藻是引发赤潮的主要生物。

2009年 第54卷 第3期: 287 ~ 293 287《中国科学》杂志社SCIENCE IN CHINA PRESS水生植物化感抑藻作用研究与应用洪喻①②, 胡洪营②*①北京林业大学环境科学与工程学院, 北京 100083;② 清华大学环境科学与工程系环境模拟与污染控制国家重点联合实验室, 北京 100084 * 联系人, E-mail: hyhu@ 2008-10-15收稿, 2008-12-17接受国家科技支撑计划(编号: 2007BAC22B02)、NSFC-JST 国际合作项目(编号: 50721140017)和国家杰出青年科学基金(批准号: 50825801)资助摘要 近年来, 水体富营养化及水华问题日益严峻, 水体的景观和生态功能受到严重影响. 如何有效控制水华, 治理富营养化水体是目前水环境领域的研究热点和前沿. 水生植物化感作用抑藻作为一种新型安全的生物抑藻技术近年来备受关注. 本文综述了国内外水生植物化感作用抑藻研究领域的主要研究成果, 包括已发现的抑藻水生植物种类、已分离鉴定得到的水生植物化感物质类型、化感物质抑藻机理等. 最后提出了水生植物化感作用抑藻技术的应用和发展, 及有待研究的问题, 希望为今后更好地利用水生植物资源进行水环境治理研究提供参考.关键词 富营养化水华控制水生植物化感作用2008年, 北京成功地举办了第29届夏季奥林匹克运动会. 以再生水为补充水源的北京奥林匹克森林公园也实现了对“绿色奥运”的承诺. 按照现有国家标准《城市污水再生利用景观环境用水水质》(GB/T18921-2002)中所界定的景观用水水质标准, 再生水中仍然含有较高浓度的氮、磷等营养物质, 有较大的水华爆发风险. 因此, 有效控制再生水水质条件下的水华藻类生长, 成为保障北京奥林匹克森林公园水质的关键问题和技术难点. 再生水补水的再次深度处理和水质稳定化是景观水体长效保持的前提.清华大学环境科学与工程系自主研发的基于湿生/水生植物的水质生态净化与保持技术, 成功地应用于奥林匹克森林公园可持续发展教育中心. 其水质净化工艺采取的关键技术主要包括生态脱氮水质净化技术、高效除磷技术、植物化感抑藻技术等, 其中水生植物化感抑藻技术的应用值得关注.关于藻类生长控制, 国内外开展了大量的研究, 根据控制原理主要分为物理、化学和生物三类方法. 物理方法如机械除藻、紫外线杀藻、遮光抑藻等, 虽见效快, 但耗时、费用高、操作困难, 因此不易大规模实施. 投加如重金属类杀藻剂(Cu, Fe 等)、氧化剂和有机类药剂(有机羧酸和有机胺), 虽能快速杀藻, 但是药剂二次污染严重, 生态风险高, 因而应用逐渐受到限制. 生物方法是利用鱼、菌、水生植物等直接或间接抑藻. 利用滤食性鱼类控藻效果较好, 但后期管理复杂, 高密度放养也可能破坏水体生态环境, 其技术稳定性仍有待研究[1].水生植物化感作用抑藻是利用水生植物产生的次生代谢物质(即化感物质)对水华藻类的生长进行控制的技术. 美国水生植物管理中心开发了一种利用大麦秸秆直接投入水体抑制藻类的方法, 这是目前为止最为成功的利用化感作用控制藻类的应用实例[2]. 化感物质对藻类的抑制作用具有明显的选择性, 对特定的藻类具有显著的抑制作用. 化感物质是植物次生代谢物质, 通常在自然条件下易降解, 在生态系统中不会积累, 生态安全性较好. 因此, 将水生植物及其化感物质应用于藻类控制具有良好的应用前景, 水生植物化感作用对藻类生长影响的研究更具有重要的环境和生态意义.1 水生植物的抑藻化感作用化感作用是指一种植物或微生物通过向环境中2009年2月 第54卷 第3期288释放化学物质影响其他生物生长的现象[3], 释放的化学物质称为化感物质. 植物化感作用的研究主要集中在农业、林业和环境生物治理三大领域. 化感作用在农业、林业、杂草控制与病虫害控制等方面的研究与应用较多, 直到20世纪末期, 才开始水生植物化感作用抑藻的研究, 并逐渐形成利用化感作用抑藻的研究领域[4].目前, 国内外关于水生植物化感作用的研究非常广泛, 目前已经发现几十种水生植物具有化感抑藻作用, 如苦草、金鱼藻、凤眼莲、穗花狐尾藻、马蹄莲、石菖蒲、芦苇、芦竹、浮萍、满江红、紫萍、灯芯草等水生植物都具有较强的抑藻作用[4~7]. 大量的现场试验以及实验室研究都表明水生植物对藻类的化感抑制作用是普遍存在的, 表1列出了常见的抑藻水生植物.2 水生植物的抑藻化感物质化感物质是供体植物(包括微生物)释放的作用于受体植物(包括微生物)的次生代谢物质. Rice [3]按照化感物质的化学结构, 将其分为14类: 水溶性有机酸、简单不饱和内酯、长链脂肪酸和多炔、苯醌、蒽醌和复醌、简单酚、苯甲酸及其衍生物、肉桂酸及其衍生物、香豆素类、类黄酮、单宁、萜类和甾类化合物、氨基酸和多肽、生物碱和氰醇、硫化物和芥子油苷、嘌呤和核苷. 在农业、林业、杂草及病虫害控制的化感作用研究中, 上述各类化感物质均有报道, 其中最为常见的是长链脂肪酸、酚酸以及萜类化感物质[3,27]. 而目前发现的水生植物抑藻化感物质的种类相对较少, 仅对少数植物抑藻化感物质进行了详细的研究和报道.Della Greca 等人[28]分离浮叶眼子菜的抑藻物质发现, 二萜呋喃类化感物质的半效应浓度值(EC 50)可低至2.84 µmol/L(见图1(a)). Waridel 等人[29]从蓖齿眼子菜极性提取物中分离到多个半日花烷型二萜类化感物质, 可显著抑制羊角月牙藻的生长, EC 50可低至6.1 µmol/L(见图1(b)). Li 等人[30]从芦苇极性提取物中分离并鉴定出化感物质2-甲基乙酰乙酸乙酯(EMA), 发现其对铜绿微囊藻、蛋白核小球藻具有显著的抑制效果, EC 50为4.51 µmol/L(见图1(c)). 苦草叶片氯仿提取物对铜绿微囊藻的抑制率可达91%, 通过硅胶柱层析分离并经过高分辨率气相色谱-质谱分析发现其中含有的2-乙基-3-甲基顺丁烯二酰亚胺是其主要的抑藻化感物质[24]. 作者研究芦竹对多种藻类生长的影响, 发现芦竹水浸提液对产毒铜绿微囊藻的生长具有显著的抑制作用, EC 50(以干燥植物材表1 具有化感抑藻作用的常见水生植物及其有效抑制藻类生活类型植物名称有效抑制藻类文献 石菖蒲水华鱼腥藻, 四尾栅藻, 纤细裸藻等多种蓝藻, 绿藻 [5, 6] 香蒲小球藻, 铜绿微囊藻[7] 芦苇, 莲, 两栖蓼 铜绿微囊藻, 蛋白核小球藻 [8] 芦竹 铜绿微囊藻 [9] 马蹄莲 羊角月牙藻[10] 细果荸荠 雨生红球藻, 水华鱼腥藻, 链状鱼腥藻, 弱细颤藻 [11] 挺水 植物灯心草羊角月牙藻[12] 凤眼莲, 水花生, 水浮莲, 满江红, 浮萍, 紫萍 雷氏衣藻, 斜生栅藻 [13] 萍蓬草 隐藻[14] 大 多种蓝藻, 绿藻, 金藻, 红藻 [15] 浮水 植物槐叶萍铜绿微囊藻, 蛋白核小球藻 [16] 密刺苦草, 石龙尾, 菹草, 尖叶眼子菜, 穗状狐尾藻, 水蕴草铜绿微囊藻, 水华鱼腥藻, 小席藻 [4] 金鱼藻, 大茨藻鱼腥藻, 铜绿微囊藻 [17] 穗花狐尾藻, 互花狐尾藻, 轮叶狐尾藻, 巴西艽 铜绿微囊藻等蓝藻 [18] 微齿眼子菜 铜绿微囊藻 [19] 黑藻 铜绿微囊藻[20] 轮藻 羊角月牙藻, 微小小球藻[21] 水剑叶 谷皮菱形藻, 细长聚球藻, 斜生栅藻 [22, 23] 苦草 铜绿微囊藻[24] 沉水 植物川蔓藻羊角月牙藻, 普通小球藻[25, 26]289图1 水生植物化感物质结构(a) 浮叶眼子菜二萜呋喃类化感物质; (b) 蓖齿眼子菜半日花烷型二萜类化感物质; (c) 芦苇2-甲基乙酰乙酸乙酯料的等价质量浓度表示)为4.7 g/L, 较其他多种水生植物浸提液的抑藻效果更强[9]. 进一步比较不同溶剂提取的芦竹抑藻物质活性, 发现甲醇提取物和乙酸乙酯提取物的抑藻效果显现最快[31], 其中乙酸乙酯提取物的EC 50为50 mg/L. 对乙酸乙酯提取物活性物质采用多级分离分析发现, 仅酸性组分具有强抑藻活性, 且其中仍含有多组不同的抑藻物质, 在10 mg/L 时抑藻效果可达100%[32]. Nakai 等人[33,34]研究穗花狐尾藻对铜绿微囊藻的抑制作用中, 发现其分泌物中富含焦　酸、没食子酸、(+)-儿茶素等酚酸类化感物质, 以及正壬酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸在内的多种脂肪酸类化感物质. 穗花狐尾藻主要化感物质的EC 50见表2.表2 穗花狐尾藻化感物质对铜绿微囊藻生长抑制作用的EC 50化感物质 EC 50/µmol ·L −1文献五倍子酸 5.32 焦　酸 5.16 鞣花酸 16.89 原儿茶酸 19.47[33]正壬酸3.16 顺式十八碳-9-烯酸 5.66 顺式十八碳-6-烯酸11.68[34]目前得到的水生植物化感物质的类型主要为长链脂肪酸、简单酚酸、酯、醇、醚、酮、萜及菲类化合物、硫化物或单质硫、木质素类、苯基萘胺以及苯基丙烷类、简单不饱和内酯、苯甲酸及其衍生物等, 表3列出了主要的水生植物化感物质. 与Rice 提出的化感物质类型比较, 可见水生植物化感物质亦以长链脂肪酸、简单酚酸类最为常见; 但水生植物中仍未发现氨基酸、多肽、氰醇、嘌呤和核苷类化感物质.3 水生植物化感物质抑藻机理基于文献报道和已有的实验研究, 化感物质对藻类的生长抑制作用机理主要有以下5个方面:(1) 破坏藻细胞结构. 芦苇化感物质可破坏蛋白核小球藻以及铜绿微囊藻细胞膜结构. 分析藻细胞膜磷脂脂肪酸种类和相对含量发现, 蛋白核小球藻膜上不饱合脂肪酸C18:3和C18:2的含量分别从23.31%, 11.46%增加到37.68%, 25.91%; 铜绿微囊藻的C18:1和C18:2含量从30.26%, 18.85%增加为42.88%, 28.46%. 膜上不饱和脂肪酸的比例增加直接导致膜流动性增加、对物质选择能力降低, 细胞稳定性下降, 内含物(如K +, Mg 2+, Ca 2+)泄露. 除膜结构损伤外, 还导致类囊体片层结构消失、核区呈不规则状、淀粉粒增多、液泡体积增大[16]. 门玉洁等人[41]考察芦苇化感物质对斜生栅藻的影响发现, 细胞联体结构明显减少, 细胞核消失, 线粒体等细胞器解体. 水浮莲根系分泌物抑制雷氏衣藻时出现大量藻细胞的不规则碎片[13]. 黑藻分泌物可使铜绿微囊藻细胞质壁脱离、类囊体片层结构松散杂乱, 且损伤作用随时间延长而加剧[20].(2) 影响藻细胞光合作用. 目前已发现多种水生植物可抑制藻类光合作用. 藻细胞光合作用的损伤可分为光反应(类囊体反应)损伤和暗反应(碳固定反应)损伤. 凤眼莲根系分泌物可使栅藻叶绿体解体, 细胞叶绿素a 含量显著减少, 而降解产物脱镁叶绿素a 酸酯含量升高, 光合速率急剧下降, 类囊体反应严重损伤. 黑藻与铜绿微囊藻共培养时, 铜绿微囊藻细胞叶绿素a 含量显著低于对照, 培养9 d 时仅为对照的12.5%[20]. 五刺金鱼藻以及穗花狐尾藻分泌物均可通过抑制多种藻类的光系统Ⅱ[42]. Leu 等人[43]研究狐尾藻酚酸类化感物质发现特里马素Ⅱ可抑制光系统Ⅱ中电子受体与供体之间的电子传递过程. Wium- Andersen 等人[44]报道球状轮藻产生的不稳定硫化物或单质硫可抑制硅藻的碳固定反应.2009年2月 第54卷 第3期290表3 不同水生植物中已鉴定的主要化感物质及受抑制藻类水生植物 化感物质有效抑制藻类文献 香蒲 棕榈酸, 胆固醇油酸酯, 2-氯酚, 水杨醛, 亚油酸, α-亚麻酸, 20(S)-4α-甲基-24-亚甲基胆甾-7-烯-3β-醇斜生栅藻, 小球藻, 水华鱼腥藻, 蛋白核小球藻 [35]芦苇香豆酸, 阿魏酸, 香草酸, 芥子酸, 丁香酸, 咖啡酸, 原儿茶酚酸, 没食子酸, 豆蔻酸, 棕榈酸, 正壬酸, 硬脂酸, EMA铜绿微囊藻[30, 36] 石菖蒲 1,2-二甲氧基-4-(E-3′-甲基环氧乙烷基)苯, 1,2,4-三甲氧基-5-(E-3′-甲基环氧乙烷基)苯, β-细辛醚, α-细辛醚, γ-细辛醚水华鱼腥藻, 四尾栅藻, 纤细裸藻等 多种蓝藻及绿藻[5, 6]水菖蒲 α-细辛醚, β-细辛醚, γ-细辛醚, 反式-异丁子香酚甲酯 水华鱼腥藻, 四尾栅藻, 纤细裸藻等 多种蓝藻, 绿藻 [5] 马蹄莲环阿尔廷醇型三萜类, 固醇类, 新木质素类, 亚油酸, α-亚麻酸, 新木脂素类, 3-(4-羟基-3-甲氧基苯基-1,2-丙二醇; 1-(4-羟基-3- 甲氧基苯基-2-[4-(2,3-二羟丙基)-2-甲氧基苯氧基-1,3-丙二醇羊角月牙藻[10] 萍蓬草 间苯二酚隐藻 [14] 灯心草苯基丙烷类, 甘油脂肪酸酯类, 二氢菲类, 四氢芘, 二聚类苯基菲类羊角月牙藻[12, 37]凤眼莲 N-苯基-1-萘胺, N-苯基-2-萘胺, 亚油酸, 亚油酸甘油脂,苯并茚酮, 非那烯, 双非那烯雷氏衣藻[38, 39]苦草 4-氧代-β-紫罗兰酮, 二氢猕猴桃内酯, 2-乙基-3-甲基顺丁烯二酰亚胺铜绿微囊藻[24]丽藻 二硫环戊烷 谷皮菱形藻[40] 川蔓藻半日花烷二萜类普通小球藻, 羊角月牙藻 [25, 26] 轮藻 4-甲硫基-1,2-二噻茂烷, 5-甲硫基-1,2,3-三噻烷谷皮菱形藻[40](3) 影响藻细胞呼吸作用. 菖蒲化感物质α-细心醚可降低羊角月牙藻生长速率. 电子显微镜观察发现羊角月牙藻细胞内线粒体数目增多, 推测细胞呼吸作用可能受到影响; 测定结果也发现培养48 h 时呼吸速率仅为对照的60%, 但继续培养呼吸速率增大为对照的120%. Pollio 等人[45]认为磷氧比(ADP/O)的降低导致细胞氧化磷酸化解偶联, 因此呼吸速率增大、线粒体增多, 但细胞呼吸效率却未得到提高. 芦苇化感物质抑藻过程中也发现呼吸作用的损伤. 化感物质投加初期呼吸速率呈现低促高抑的现象, 随时间延长呼吸速率逐渐降低[16].(4) 影响藻细胞酶活性. 不同化感物质可影响藻细胞不同酶的活性. 由于酶功能的差异, 化感物质可提高某些酶的活性, 而抑制另一些酶的活性. 狐尾藻特里马素Ⅱ以及其他几种酚酸类化感物质可有效地抑制细胞碱性磷酸酶的活性, 并且混合的酚酸类物质对酶活的抑制作用较单一酚酸效果强烈[33]. 芦苇化感物质可损伤藻细胞抗氧化酶(包括超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶), 使细胞清除自由基的能力下降[8,46]. 芦竹化感物质可损伤铜绿微囊藻细胞内超氧化物歧化酶, 使超氧阴离子等自由基堆积,活性氧自由基水平显著提高; 期间过氧化氢酶出现初期增强后减少的现象, 短暂的应激增强反映了藻细胞试图抵御氧化胁迫[47]. 凤眼莲分泌物使栅藻细胞超氧化物歧化酶的活性应激升高后逐渐下降, 但过氧化物酶活性则持续升高[48].(5) 影响藻细胞内小分子物质的含量. 藻细胞内含有许多小分子物质, 行使着各自特殊的生理功能. 还原性小分子抗氧化物质与抗氧化酶功能相似, 承担着清除细胞内自由基的功能. 研究发现芦苇化感物质EMA 可破坏藻细胞抗坏血酸-谷胱甘肽循环, 抗坏血酸和还原型谷胱甘肽含量应激增加后开始降低, 清除自由基的能力降低. 同时, 发现活性氧自由基(ROS)的水平显著升高, EMA 使藻细胞氧化还原平衡紊乱, 细胞膜脂质过氧化产物丙二醛大量积累, 细胞膜完整性受损[46,49]. 芦竹化感物质作用于铜绿微囊藻细胞的过程中, 细胞中小分子物质的变化也具有类似规律[47].4 水生植物抑藻的应用方式水生植物化感物质的释放途径可能包括挥发、根系分泌、雨雾淋溶、腐败释放、种子、花粉传播等[27], 因此利用水生植物化感作用抑藻的方式主要有移植栽种植物、投放干燥植物体、从植物中提取化感物质和人工合成化感物质.移植栽种水生植物主要适用于城市景观水体等相对水域面积较小的水体. 通过植物之间景观功能的组合, 既可以实现水体景观的需求, 又可以在一定程度上满足抑藻的要求. 如北京奥林匹克森林公园的景观水系中通过组合搭配种植显花水生植物(如红蓼、千屈菜、鸢尾等)与具有较强抑藻化感作用的水生植物(如芦苇、香蒲、水葱、菖蒲等), 组成了具有抗击水华暴发风险的景观植物体系. 但此方法依赖植物生长过程, 技术周期长, 对一些已经暴发水华的水体不适用.干燥植物体腐败过程中仍可释放抑藻化感物质. 投加干燥植物体还可以为鱼虾等提供栖息环境, 改善水体生态环境; 但此方法影响水体美观, 必须做好投放后植物的管理工作, 防止植物投放时间过长引起的二次污染. 如大麦秸秆抑藻, 投放时间控制在藻类生长开始之前为最佳, 投放量要控制在25 g/m2左右, 投放1个月内一般即可产生抑藻活性, 此时宜迅速取出植物体, 抑藻效果通常可以保持半年左右[50].水生植物化感物质是天然的除藻剂. Rice[3]认为化感物质有可能取代化学农药, 大大减少农药用量. 从植物中提取化感物质施入水体进行藻类控制, 可控性好、作用迅速、生态危害小, 是一种非常有前景的方法, 结合其他资源化方法, 如造纸、发酵制沼气等还可同时解决植物提取后的剩余残渣处置问题.另外, 根据化感物质的结构进行人工合成, 也是今后的研究方向. 此方法不受水生植物的限制, 不需要进行物质的分离提取、也不存在其他有机物的污染和活性的干扰, 并且通过合理的人工修饰还可以进一步改良化感物质的抑藻特性, 更好地满足抑藻需求.5 水生植物抑藻今后有待研究的问题(1) 化感物质的降解特性. 化感物质的降解行为在农业等领域报道较多, 但水生植物抑藻化感物质的降解行为少见报道. Kong等人[51]在五色梅植物体(非水生植物)在抑制铜绿微囊藻的过程中研究了两种马缨丹烯化感物质的降解行为, 发现随着作用时间的延长马缨丹烯在水体中的含量逐渐减少, 30天时降至最大浓度的1/10左右. 了解水生植物化感物质的降解特性可以指导今后化感物质抑藻的实际应用, 如确定化感物质的降解特性后, 可以根据化感物质的有效作用浓度, 制定化感物质的投加方案和投加剂量, 因此相关的研究十分必要, 亟待加强.(2) 化感物质对产毒水华藻毒素产生和释放的影响. 早在1994年, Jones等人[52]发现投撒有机鳌合铜类杀藻剂控制铜绿微囊藻水华时, 水中微囊藻毒素(MC-LR)显著升高, 持续两周才逐渐被微生物降解. 因此, 投放杀藻剂控制产毒藻可能产生额外的风险. 化感物质抑藻过程中是否会引起同样的问题也值得关注. 门玉洁等[53]研究发现化感物质EMA和焦　酸均可增加铜绿微囊藻细胞内MC-LR的含量, 但焦　酸浓度高于4 mg/L时, 细胞产毒能力受到抑制; 并且发现当EMA达到一定浓度, 抑制率较高时, 由于培养液中藻密度显著降低, 单位培养液中MC-LR总量也显著减少. 目前, 关于化感物质对产毒水华藻毒素产生和释放的影响研究有限, 上述结论是否适用于其他化感物质, 仍有待系统、全面地研究.(3) 化感物质对其他水生生物的影响. 已有的化感物质抑藻研究大多是在实验室完成的, 研究体系中影响因素的设计单一, 考察范围有限. 而实际水体中藻类多种多样, 并且与其他水生生物共存. 因此, 研究化感物质对其他水生生物的影响十分必要, 有助于综合全面地了解化感物质抑藻应用的生态安全性. 李锋民[16]采用快速PFU微型生物群落毒性试验法研究了芦苇化感物质EMA对微型生物群落的急性毒性, 结果表明EMA对水中微型动物群落多样性影响不大. 上述研究仍需进一步开展, 而对其他化感物质、其他水生生物(包括有益藻类、鱼类等)的研究也将是今后研究的一个重要方面.总之, 将水生植物化感作用应用于水华藻类的生态治理, 仍需要从化感物质的分离鉴定、化感物质对藻类生长特性、化感物质抑藻机理、化感物质应用的生态安全性、降解特性及迁移转化特性等多个方面做更为深入、系统和全面的研究.参考文献1谢平. 鲢、墉与藻类水华控制. 北京: 科学出版社, 20032李锋民, 胡洪营. 植物化感作用控制天然水体中有害藻类的机理与应用. 城市给排水, 2004, 30(2): 1—42912009年2月 第54卷 第3期2923 Rice E L. Allelopathy. 2nd edition. London: Academic Press, 19844 Nakai S, Inoue Y, Hosomi M, et al. Growth inhibition of blue-green algae by allelopathic effects of marophytes. Wat Sci Tech, 1999, 39(8): 47—535 Della Greca M, Monaco P, Previtera L, et al. Allelochemical activity of phenylpropanes from Acorus gramineus . Phytochemistry, 1989, 28(9): 2319—23216 何池全, 叶居新. 石菖蒲(Acorus tatarinowii )克藻效应的研究. 生态学报, 1999, 19(5): 754—7587 戴树桂, 赵凡, 金朝晖, 等. 香蒲植物提取物的抑藻作用及其分离鉴定. 环境化学, 1997, 16(3): 268—2718 Li F M, Hu H Y. Allelopathic effects of different macrophytes on the growth of Microcystis aeruginosa . Allelopathy J, 2005, 15(1): 145—1529 Hong Y, Hu H Y. Effects of the aquatic extract of Arundo donax L. (giant reed) on the growth of freshwater algae. Allelopathy J, 2007, 20(2): 315—32510 Della Greca M, Ferrara M, Fiorentino A, et al. Antialgal compounds from Zantedeschia aethiopica . Phytochemistry, 1998, 49(5): 1299—130411 van Aller R T, Pessoney G F, Rogers V A, et al. Oxygenated fatty acids: A class of allelochemicals from aquatic plants. ACS Symp Ser, 1985, 268: 387—40012 Della Greca M, Fiorentino A, Monaco P, et al. New dimeric phenanthrenoids from the rhizomes of Juncus acutus . Structure determi-nation and antialgal activity. Tetrahedron, 2003, 59(13): 2317—232413 俞子文, 孙文浩, 郭克勤, 等. 几种高等水生植物的克藻效应. 水生生物学报, 1992, 16(1): 1—714 Sutfeld R, Petereit F, Nahrstedt A. Resorcinol in exudates of Nuphar lutea . J Chem Ecol, 1996, 22: 2221—223115 Aliotta G, Monaco P, Pinto G, et al. Potential allelochemicals from Pistia stratiotes L. J Chem Ecol, 1991, 17(11): 2223—2234 16 李锋民. 水生植物化感物质抑制有害藻类的研究. 博士学位论文. 北京: 清华大学, 200517 Gross E M, Erhard D, Enikö I. Allelopathic activity of Ceratophyllum demersum L. and Najas marina ssp. Intermedia (Wolfgang) Casper. Hydrobiologia, 2003, 506-509: 583—58918 Saito K, Matsumoto M, Sekine T, et al. 1989. Inhibitory substances from Myriophyllum brasiliense on growth of blue-green algae. J Nat Prod, 52(6): 1221—122619 鲜啟鸣, 陈海东, 邹惠仙, 等. 四种沉水植物的克藻效应. 湖泊科学, 2005, 17(1): 75—8020 王立新, 吴国荣, 王建安, 等. 黑藻(Hydrilla verticillata )对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa )抑制作用. 湖泊科学, 2004, 16(4): 337—34221 Mulderij G, van Donk E, Roelofs J G M. Differential sensitivity of green algae to allelopathic substances from Chara. Hydrobiologia, 2003, 491: 261—27122 Mulderij G, Mooij W M, Smolders A J P, et al. Allelopathic inhibition of phytoplankton by exudates from Stratiotes aloides . Aquat Bot, 2005, 82(4): 284—29623 Mulderij G, Mooij W M, van Donk E. Allelopathic growth inhibition and colony formation of the green alga Scendesmus obliquus by the aquatic macrophyte Stratiotes aloides . Aquat Ecol, 2005, 39: 11—2124 Xian Q M, Chen H D, Liu H L, et al. Isolation and identification of antialgal compounds from the leaves of Vallisneria spiralis L. by activity-guided fractionation. Environ Sci Pollut Res, 2006, 13(4): 233—23725 Della Greca M, Fiorentino A, Isidori M, et al. Antialgal ent-labdane diterpenes from Ruppia maritime . Phytochemistry, 2000, 55(8): 909—91326 王卫红, 季民, 王苗苗, 等. 川蔓藻在再生水体中对普通小球藻的化感作用. 湖泊科学, 2007, 19(3): 321—325 27 孔垂华, 胡飞. 植物化感(相生相克)作用及其应用. 北京: 中国农业出版社, 200128 Della Greca M, Fiorentino A, Isidori M, et al. Antialgal furano-diterpenes from Potamogeton natans L. Phytochemistry, 2001, 58(2): 299—30429 Waridel P, Wolfender J L, Lachavanne J B, et al. ent-Labdane diterpenes from the aquatic plant Potamogeton pectinatus . Phytochem-istry, 2003, 64(7): 1309—131730 Li F M, Hu H Y. Isolation and characterization of a novel antialgal allelochemical from Phragmites communis . Appl Environ Micro-biol, 2005, 71: 6545—655331 洪喻, 胡洪营, 黄晶晶, 等. 不同溶剂提取芦竹化感物质对铜绿微囊藻生长的影响. 环境科学, 2008, 29(11): 152—156 32 洪喻, 胡洪营, 黄晶晶, 等. 芦竹抑藻化感物质的初步分离及抑制铜绿微囊藻的效果. 环境化学, 2008, 27(6): 751—75533 Nakai S, Inoue Y, Hosomi M, et al. Myriophyllum spicatum -released allelopathic polyphenols inhibiting growth of blue-green algae Microcystis aeruginosa . Wat Res, 2000, 34(11): 3026—303234 Nakai S, Yamada S, Hosomi M. Anti-cyanobacterial fatty acids released from Myriophyllum spicatum . Hydrobiologia, 2005, 543: 71—7835 Della Greca M, Mangoni L, Molinaro A, et al. (20S)-4α-Methyl-24-methylenecholest-7-en-3β-ol, an allelopathic sterol from Typha latifolia. Phytochemistry, 1990, 29: 1797—179836 Zhou S, Nakai S, Hosomi M, et al. Allelopathic growth inhibition of cyanobacteria by reed. Allelopathy J, 2006, 18(2): 277—28537Della Greca M, Fiorentino A, Monaco P, et al. Synthesis and antialgal activity of dihydrophenanthrenes and phenanthrenes Ⅱ: Mimics of naturally occurring compounds in Juncus effusus . J Chem Ecol, 2001, 27(2): 257—27138孙文浩, 余叔文, 杨善元, 等. 凤眼莲根系分泌物中的克藻化合物. 植物生理学报, 1993, 19(1): 92—9639Della Greca M, Lanzetta R, Molinaro A, et al. Phenalene metabolites from Eichhornia crassipes. Bioorg Med Chem Lett, 1992, 2:311—31440Wium-Andersen S. Allelopathy among aquatic plants. Arch Hydrobiol, 1987, 27: 167—17241门玉洁, 胡洪营, 李锋民. 芦苇化感组分对斜生栅藻Scenedesmus obliquus生长特性的影响. 生态环境, 2006, 15(5): 925—92942Körner S, Nicklisch A. Allelopathic growth inhibition of selected phytoplankton species by submerged macrophytes. J Phycol, 2002,38: 862—87143Leu E, Krieger-Liszkay A, Goussias C, et al. Polyphenolic allelochemicals from the aquatic angiosperm Myriophyllum spicatum inhibitphotosystem Ⅱ. Plant Physiol, 2002, 130(4): 2011—201844Wium-Andersen S, Anthoni U, Houen G. Elemental sulphur, a possible allelopathic compound from Ceratophyllum demersum. Phy-tochemistry, 1983, 22: 261345Pollio A, Pinto G, Ligrone R, et al. Effects of the potential allelochemical α-asarone on growth, physiology and ultrastructure of twounicellular green algae. J Appl Phycol, 1993, 5: 395—40346Hong Y, Hu H Y, Xie X, et al. The responses of enzymatic antioxidants and non-enzymatic antioxidants in cyanobacteriumMicrocystis aeruginosa to allelochemical ethyl 2-methyl acetoacetate (EMA) isolated from reed (Phragmites communis). J PlantPhysiol, 2008, 165(12): 1264—127347Hong Y, Hu H Y, Xie X, et al. Gramine-induced growth inhibition, oxidative damage and antioxidant responses in freshwater cyano-bacterium Microcystis aeruginosa. Aquat Toxicol, doi: 10.1016/j.aquatox.2008.11.01448唐萍, 吴国荣, 陆长梅, 等. 凤眼莲根系分泌物对栅藻结构及代谢的影响. 环境科学学报, 2000, 20(3): 355—35949Hong Y, Hu H Y, Li F M. Physiological and biochemical effects of allelochemical ethyl 2-methyl acetoacetate (EMA) on cyanobacte-rium Microcystis aeruginosa. Ecotox Environ Safe, 2008, 71(2): 527—53450李锋民, 胡洪营. 植物化感作用控制天然水体中有害藻类的机理与应用. 给水排水, 2004, 30(2): 1—451Kong C H, Wang P, Zhang C X, et al. Herbicidal potential of allelochemicals from Lantana camara against Eichhornia crassipes andthe alga Microcystis aeruginosa. Weed Res, 2006, 46: 290—29552Jones G J, Orr P T. Release and degradation of microcystin following algicide treatment of a Microcystis aeruginosa bloom in a rec-reational lake, as determined by HPLC and protein phosphatase inhibition assay. Water Res, 1994, 28(4): 871—87653门玉洁, 胡洪营. 芦苇化感物质EMA对铜绿微囊藻生长及藻毒素产生和释放的影响. 环境科学, 2007, 28(9): 2058—2062Research and application of inhibitory allelopathyfrom aquatic plants on algaeHONG Yu1,2 & HU HongYing21 College of Environmental Science and Engineering, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China;2 State Key Joint Laboratory of Environmental Simulation and Pollution Control, Department of Environmental Science and En-gineering, Tsinghua University, Beijing 100084, ChinaIn recent years, water eutrophication and algal blooms have been serious problems influencing thelandscape and ecological functions of water bodies. How to control algal blooms and water eutro-phication efficiently is recognized as vanguard and hot-spot issue in the field of water environmentresearch. The inhibitory allelopathy of aquatic plants on algae as a novel and safe alternative for algal-bloom control has aroused extensive concern recently. This article reviews the major researchachievements at home and abroad in the field of inhibitory allelopathy of aquatic plants on algae, in-cluding the species of aquatic plants discovered with inhibition on algae, the types of allelochemi-cals isolated and identified from these aquatic plants, and the inhibitory modes of action of al-lelochemicals on algae, etc. Finally, the technological application and research development as wellas the problems yet to be studied in the field of inhibitory allelopathy of aquatic plants on algae areraised to help make better use of aquatic plant resources for water environment research and mana-gement.eutrophication, algal-bloom control, aquatic plants, allelopathy293。

植物化感作用在控制水华藻类中的应用邹华，邓继选，朱银(江南大学环境与土木工程学院．江苏无锡214122)摘要：伴随着水环境污染，水体中藻类疯长形成的“水华”、“赤潮”现象日益严重。

各种化学、物理、生物方法被用于抑制藻类的生长，但这些方法都存在不易控制、成本高、易破坏生态等问题。

利用植物化感作用抑制藻类生长具有生态安全和灵敏高效等优点，对湖泊富营养化的生态控制具有非常重要的意义。

作者介绍了植物化感抑藻的研究进展，归纳了化感作用的种类和化感物质的化学成分，并讨论了植物化感押藻的作用机制、抑藻机理，最后对植物化感作用在抑藻方面的研究前景进行了展望。

关键词：富营养化；化感作用；水生植物；抑藻中图分类号：X171．4文献标志码：A文章编号：1673—1689(2012)02一134一07A ppl i cat i on of Pl ant A l l el opat hy i n C ont r ol l i ng of A l gaIB l oomZ oU H“口，D EN G_，i—z“口咒，Z H U H n(S c h001of Env i r onm ent&C i v订Eng i neeri ng。

J i angn an U ni ver si t y，W uxi214122，C h i na)A bs t r act：W i t h t he se r i ous w at er pol l ut i on，t he”al gal bl oom”，”r ed t i de”f or m ed by t he ov e r—popul a t i on of al gal i s ge t t i ng w or s e。

A t pr ese nt，di f f e r ent m et hods i ncl udi ng chem i cal，phys i—caI，bi oI ogi cal w er e us e d t o i nhi bi t t he gr ow t h of a l gae i n pol l ut e d w at er．H ow ever，t he c har—act er i s t i c s of t he se m e t hods ar e di f f i cul t cont r ol l i ng，hi gh c os t，and dam ag i ng t he ecoI ogy．I n or der t o devel op a l ow cos t and ecol og i cal l y s af e m e t hod t o i nhi bi t t he gr ow t h of al gae，pl ant al—l el opat hy i s i nt r oduc ed．I n t hi s r evi e w，t he r e se ar c h pr ogr e ss of al gal—i nhi bi t i on w i t h pl ant aI～l el opat hy w as i nt r oduc ed，t he t ype s of pl ant al l el opa t hy and t he c he m i c al com po s i t i on of al l el o—c he m i c al s w er e s um m a“zed t he m ec hani s m s and pe r s pe ct i ve of pl ant a11e l opat hy w er e di s—cus s ed．K e y w or ds：e ut r ophi cat i on，a I I e I opa t hy，hydr ophyt e，a l ga l—i nhi bi t i on近年来水体富营养化现象愈演愈烈，导致藻华频发。

杜氏盐藻与4种海洋微藻间的化感作用潘远健;金刚;代建国;丁莉;张丽君;栾崇林;于化泓【摘要】利用交叉培养结合高效液相色谱分析的方法，研究了杜氏盐藻与球等鞭金藻、叉鞭金藻、湛江等鞭金藻和小球藻之间的化感作用，并测定了受试后球等鞭金藻和杜氏盐藻的SOD活力。

结果表明：（1）杜氏盐藻与球等鞭金藻、青岛叉鞭金藻、湛江等鞭金藻及小球藻之间存在着显著的化感作用，其中，湛江等鞭金藻、青岛叉鞭金藻胞外滤液对杜氏盐藻的生长有明显的抑制作用，杜氏盐藻胞外滤液明显地抑制小球藻的生长；（2）青岛叉鞭金藻、湛江叉鞭金藻、球等鞭金藻和小球藻胞外滤液萃取物分别至少由6种、8种、6种和6种物质组成；（3）微藻胞外滤液对受试藻SOD酶活性有明显影响。

%Together with high performance liquid chromatography (HPLC) analysis, the method of cross culture is applied to research the allelopathy among the Dunaliella salina, Isochrysis galbana,Dicrateria inornata, Isochrysis zhangjiangensis and Chlorella vulgaris. Besides, the SOD activity ofI. galbana and D. salina is measured. Results indicate that:① a significant allelopathy exists among theD. salina, I. galbana,D. inornata, I. zhangjiangensis and C. vulgaris, in which the extracellular filtrate of Isochrysis zhangjiangensis and Dicrateria inornata distinctively inhibits the growth of D. salina; the extracellular filtrate of D. salina inhibits the growth of C. vulgaris.② The extracellular filtrate ofD. inornata, I. zhangjiangensis, I. galbana and C. vulgaris respectively consists of at least 6, 8, 6, 6 kinds of components;③ The extracellular filtrate has obvious influence on the SOD enzyme activity of the subjected algae.【期刊名称】《深圳职业技术学院学报》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】7页(P47-53)【关键词】微藻;杜氏盐藻;化感作用【作者】潘远健;金刚;代建国;丁莉;张丽君;栾崇林;于化泓【作者单位】深圳职业技术学院深圳市大规模细胞培养技术和细胞资源库公共技术服务平台，广东深圳 518055; 南昌大学生命科学与食品工程学院，江西南昌330031;深圳职业技术学院深圳市大规模细胞培养技术和细胞资源库公共技术服务平台，广东深圳 518055;深圳职业技术学院深圳市大规模细胞培养技术和细胞资源库公共技术服务平台，广东深圳 518055;深圳职业技术学院深圳市大规模细胞培养技术和细胞资源库公共技术服务平台，广东深圳 518055;深圳职业技术学院深圳市大规模细胞培养技术和细胞资源库公共技术服务平台，广东深圳518055;深圳职业技术学院深圳市大规模细胞培养技术和细胞资源库公共技术服务平台，广东深圳 518055;南昌大学生命科学与食品工程学院，江西南昌330031【正文语种】中文【中图分类】Q178.532由水体富营养化导致的有害藻类暴发性生长，已成为一个世界性的环境问题[1]．传统的藻类控制方法主要有化学、物理和微生物抑藻、动物捕食等．这些方法都不同程度地存在缺陷，如产生次二次污染、费用高等．而藻类的化感作用为解决上述问题提供了一种新颖的思路．化感作用是物种之间的基本生态关系之一，通过分泌至周围环境的化感物质来调节物种的数量或者产生其它生态效应．化感物质通常是植物生长过程中产生的次级代谢物，它们对藻类的化感作用专一性较好，并且一般都能在自然条件下降解[2]．因此，植物化感作用控藻方法是一种生态安全性好，有良好的应用前景的方法．已有较多研究涉及陆生植物和大型水生植物的提取物对藻类生长的控制效果．例如 Nakai 等研究表明，水生植物可以通过连续释放化感物质来抑制藻类的生长[3]．但是，微藻之间的化感作用报道还不多．本实验以微藻的胞外滤液作为基础实验用液，运用交叉培养的方法[4]，探讨分析了球等鞭金藻（Isochrysis galbana）、叉鞭金藻(Dicrateria inornata)、湛江等鞭金藻(Isochrysis zhangjiangensis Hu. Var. sp)以及小球藻（Chlorella vulgaris）与杜氏盐藻（Dunaliella salina）间的化感作用，同时通过测定受试藻的SOD活力和高效液相色谱分析球等鞭金藻等4种海洋微藻胞外滤液的萃取物，以期获知胞外滤液中化感物质的相关信息，为利用化感作用原理应用于经济微藻的生产和水体富营养化的治理提供有价值的参考．1.1 藻种杜氏盐藻、球等鞭金藻、叉鞭金藻、湛江等鞭金藻和小球藻为本实验室保存，经传代培养后作为实验材料．1.2 主要仪器和试剂Spectra Max M2酶标仪（北京九宇鑫泰生物技术有限公司），高效液相色谱仪（深圳宝域科技有限公司），净化工作台（蚌埠净化设备厂），280高压灭菌锅（上海申安医疗器械厂），微量移液枪，小型离心机，SOD活力测定试剂盒（南京建成生物工程研究所）．1.3 微藻胞外滤液的制备采用PES培养液培养微藻，盐度为30.5‰，培养温度为（25±1）℃．培养液所用海水为人工配制海水，高温灭菌冷却后待用．所用试验器皿先经浸泡，烘干，高压灭菌，冷却后使用．试验操作均在超净工作台无菌条件下进行．培养液体积为150 mL．培养条件：光照强度3000 Lux，光暗周期12 L：12 D．每天摇动培养瓶3次并随机调换摆放位置，以防止藻细胞附壁沉淀和减少光照误差．微藻胞外滤液的收集方法：培养 15 d 后，将生长至衰退期的供体藻离心收集其藻液，用灭菌人工海水(盐度为30.5‰)离心洗涤l-2次．再往无菌藻体中加入50mL的无菌人工海水，混匀，置于光照培养架中浸提．3d后离心收集上清液．上清液需多次离心直至上清中镜检不出藻体，再用无菌0.22 μm微孔滤膜过滤一次，以完全去除藻体．所得上清液即为微藻胞外滤液，储存于4 ℃保存备用．1.4 微藻在胞外滤液中的培养1.4.1 杜氏盐藻在4种海洋微藻胞外滤液中的培养将4种微藻胞外滤液按不同体积比分别加入PES培养基，体积比分别为0、20%、40%、60%、80%，各配制100 mL，分别接种6×105/ mL的杜氏盐藻，置于组培架培养，温度25℃，光照强度3000 Lux，光暗周期为12 L：12 D，每个培养瓶设定3 个平行样．1.4.2 微藻的胞外滤液萃取物的制备以及萃取物对杜氏盐藻生长的影响将4 种微藻胞外液各 100 mL pH调至2.5，用乙酸乙酯萃取，50 ℃蒸干后，将萃取物分别加入100 mL PES培养基中，均用于培养杜氏盐藻，接种密度为6×105/mL ．培养条件同1.4.1．1.5 SOD酶活力的测定分别取球等鞭金藻和小球藻0～60%体积比胞外滤液作用后盐藻的待测藻液40 mL，6000 r/min离心5 min，倾去上清夜，加入5 mL的0.1mol/L的磷酸钠缓冲液(pH7.0)混匀，6000 r/min离心5 min，重复洗涤一次．再离心后得到的藻体当中加入5mL磷酸钠缓冲液(pH.70)．在冰水浴条件下用超声波细胞破碎机600W 破碎5min，再于4000 r/min离心10 min，上清液即为超氧化物歧化酶SOD粗酶液，用于SOD活力的测定．SOD活性按试剂盒说明测定．1.6 微藻胞外滤液萃取物的高效液相色谱分析取适量微藻胞外滤液萃取物，用乙酸乙酯溶解后，进行高效液相色谱分析．色谱条件：流动相为乙腈-水（体积比为70:30）；色谱柱ZORBAX Eclipse XDB-Cl8，ID 4.6 mm×150 mm，5 µm；0.3 mL / min恒流洗脱；检测波长：UV-235 nm，进样量10µL．2.1 四种海洋微藻胞外滤液对杜氏盐藻生长的影响通过测量藻细胞的光密度值，依据光密度值与细胞密度之间的关系，可简便快捷地得知微藻的生长情况[5,6]．图1显示了杜氏盐藻在4种海洋微藻胞外滤液不同体积比混合液中的生长曲线．从图1可以看出，当湛江等鞭金藻、叉鞭金藻胞外滤液体积比大于20%时，对杜氏盐藻的生长都有明显的抑制作用，并且这种抑制作用随胞外滤液体积比的增大而加强．球等鞭金藻胞外滤液体积比较低时，明显促进杜氏盐藻生长，而体积比大于60%时，抑制了杜氏盐藻的生长．小球藻胞外滤液体积比在0～20%时，对杜氏盐藻的生长起促进作用，而体积比大于20%时则抑制杜氏盐藻的生长．2.2 杜氏盐藻胞外滤液对四种海洋微藻生长的影响由图 2可以看出，杜氏盐藻胞外滤液明显地抑制了小球藻的生长，并且随胞外滤液比例的增大对小球藻生长的抑制作用更加明显．然而，当胞外滤液体积比大于20% 时，杜氏盐藻胞外滤液明显地促进了球等鞭金藻的生长．杜氏盐藻胞外滤液对叉鞭金藻和湛江等鞭金藻的影响有所不同，当滤液体积比在20%～40%范围时，杜氏盐藻胞外滤液促进了叉鞭金藻的生长，当滤液体积比在 20%～60%范围内，杜氏盐藻胞外滤液明显地促进湛江等鞭金藻的生长，仅当胞外滤液体积比大于80% 时对其生长才呈现抑制作用．2.3 微藻的胞外滤液萃取物对杜氏盐藻生长的影响4种海洋微藻胞外滤液的萃取物对杜氏盐藻生长的影响结果如图3所示．除了球等鞭金藻的胞外滤液萃取物可以促进杜氏盐藻的生长以外，其余均抑制杜氏盐藻的生长，且抑制作用类似于它们各自的胞外滤液对杜氏盐藻生长的抑制效果．2.4 SOD酶活性SOD对机体的氧化与抗氧化平衡起着至关重要的作用，它可以清除自由基，使细胞免受伤害，能够使植物在一定程度上忍耐、减缓或抵抗逆境胁迫．有研究发现，芦苇中分离得到的抑藻活性组分能够降低藻细胞中超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）的活性，引起某些脂类的过氧化①Li F M, Hu H Y. Isolation and characterization of a novel antialgal allelochemical from Phragmites communis[J]. Applied and Environmental Microbiology, (in press).．SOD酶活性越高，其抵抗力越强[7]．球等鞭金藻和小球藻胞外滤液体积比在0～60%范围内，对杜氏盐藻SOD活性的影响分别如图4和图5所示．从图4可以看出，在球等鞭金藻胞外滤液对杜氏盐藻的作用中，40%的胞外滤液SOD活性最大，说明藻体内抗氧化系统得到了增强，SOD活性上升，以清除体内产生的过量的自由基，进而减轻藻体所受到的伤害，提高其抵抗力和促进细胞增殖．在图5中，小球藻藻胞外滤液体积比为20%时，杜氏盐藻SOD活性最高，随后逐渐降低，表明细胞液中自由基由少变多，机体内受到了一定的伤害，从而抑制细胞增殖．2.5 微藻的胞外滤液萃取物的高效液相色谱分析结果利用高效液相色谱分析了4 种海洋微藻胞外滤液萃取物的成分（图6）．青岛叉鞭金藻胞外滤液萃取物产生6个主要峰（图6a），出现时间分别为6.768，8.013，9.846，10.630，12.924，26.017 min．湛江叉鞭金藻胞外滤液萃取物产生8个主要峰（图6b），出现时间分别为4.950，6.814，8.051，8.905，9.832，10.814，12.939，25.650 min．球等鞭金藻胞外滤液萃取物产生6个主要峰（图6c），出现时间分别为6.825，8.045，9.830，10.814，12.924，25.606 min．小球藻胞外滤液萃取物产生6个主要峰（图6d），出现时间分别为6.817，8.078，9.821，10.798，12.898，25.564min．由此可知，叉鞭金藻，湛江叉鞭金藻，球等鞭金藻和小球藻胞外滤液萃取物分别至少由6种、8 种、6 种和6种物质组成．这些物质的具体化学信息还有待进一步研究．化感效应包括3种类型：抑制效应、促进效应和中性效应[8]．目前，已经有相关文献报道了雨生红球藻（Haematococcus pluvialis）[9]、中肋骨条藻（Skeletonema costatum）[10]、强壮前沟藻（Amphidinum carterae Hulburt）、青岛大扁藻（Platymonas helgolondica var.tsingtaoensis）[11]和某些赤潮微藻[12,13]等微藻的化感作用．本研究利用交叉培养方法确定了杜氏盐藻与球等鞭金藻、叉鞭金藻、湛江等鞭金藻和小球藻之间存在着显著的化感作用（图1和图2）．其中，球等鞭金藻、杜氏盐藻胞外滤液对彼此之间的生长起相互促进作用．而湛江等鞭金藻和叉鞭金藻胞外滤液对杜氏盐藻，以及杜氏盐藻胞外滤液对小球藻的抑制作用则比较显著，说明同一种藻对不同的受体藻会产生多种的化感效应类型．杜氏盐藻与湛江等鞭金藻的相互化感效应类型不同，其中湛江等鞭金藻胞外滤液对杜氏盐藻的生长产生促进作用，而杜氏盐藻胞外滤液对湛江等鞭金藻的生长则产生抑制作用．本研究结果显示，在所选5种海洋微藻中，叉鞭金藻、湛江等鞭金藻和小球藻的胞外滤液的乙酸乙酯萃取物能明显抑制杜氏盐藻的生长，球等鞭金藻的胞外滤液的乙酸乙酯萃取物则能促进杜氏盐藻的生长．因此，这不仅证明杜氏盐藻与球等鞭金藻等4种海洋微藻间存在着显著的化感作用，同时也说明这4种海洋微藻胞外滤液中的化感物质可以通过有机溶剂提取获得．其它研究也有类似结果[1]．本研究还发现，受杜氏盐藻各个体积比胞外滤液作用的球等鞭金藻SOD酶活性均显著高于对照组，可能的原因是其SOD酶活性足以保护其免受伤害，使生物量免遭不利影响，该藻的抗逆性得到加强，提高了机体的生理生化机制，从而加快藻细胞的生长繁殖速度．杜氏盐藻SOD活力在高浓度（60%）的小球藻胞外滤液作用下低于对照组，SOD酶的平衡遭受破坏且新的平衡难以重新建立，从而导致细胞受到损伤，其细胞密度和生物量的增长受到抑制．因此笔者认为，微藻生长环境发生改变时，SOD酶活性间接的体现了受体藻的促进和抑制效应类型，即受体藻SOD酶活性高，滤液对其生长会产生促进作用，活性低则反之，二者间很可能存在某种线性关系．通过高效液相谱法（HPLC）较好地分离出小球藻，叉鞭金藻，球等鞭金藻和湛江等鞭金藻的胞外滤液萃取物的成分．由图6可知，这些微藻滤液中存在着数量不等和种类不同的化感物质．杜氏盐藻和球等鞭金藻均为营养价值和经济价值较高的微藻，两者之间的胞外滤液可以相互促进彼此的生长，同时杜氏盐藻胞外滤液还可以对小球藻产生抑制作用，为利用化感作用原理应用于经济微藻的生产和水体富营养化的治理上提供一定参考．【相关文献】[1] Paerl H W and Huisman J. Climate change: a catalyst for global expansion of harmful cyanobacterial blooms[J]. Environmental Microbiology Reports, 2009（1）：27-37．[2] 肖溪．大麦秸秆对蓝藻化感抑制作用与机理的研究[D]．浙江大学，2012．[3] Nakai S, Inoue Y, Hosomi M, et al. Growth inhibition of blue-green algae by allelopathic effects of marophytes[J]. Water Science and Technology, 1999，39（8）：47－53．[4] 孙颖颖，阎斌伦，王长海．球等鞭金藻与 4 种海洋微藻间的化感作用[J]．海洋通报，2009，28（5）：79-84．[5] 蔡卓平，段舜山，朱红惠．三角褐指藻在多波长下藻液吸光度与细胞密度的关系研究[J]．广东药学院学报，2012，28（6）：608-611．[6] 黄莉莉，代建国，金刚，等．鲎素和硫酸多黏菌素 B对小球藻的抑制效应及机理[J]．江苏农业科学，2011（3）：537-540．[7] 王海娟，段昌群，郭涛．不同污染经历的玉米在高低温胁迫下 SOD 酶活性的变化[J]．云南大学学报（自然科学版），2004，26（1）：80-84．[8] 张珍萍．四种海洋微藻间的化感作用效应研究[D]．暨南大学，2005．[9] 孙艳妮，殷明炎，刘建国．雨生红球藻的信号物质[J]．海洋湖沼通报，2001（3）：22-28．[10] Imada N, Kobayashi K, Tahara K, et al. Production of an Autoinhibitor by Skeletonema costatum and its effect on the growth of other phytoplankpyrenoidosa[J]. Nippon Suisan Gakkaishi, 1991，57（12）：2285-2290．[11] 郝雯瑾，王悠，唐学玺．两种海洋微藻——强壮前沟藻与青岛大扁藻之间的相互作用研究[J]．中山大学学报（自然科学版），2008（S1）．[12] Perez E, Martin D E, Padilla M. Rate of production of APONINs by Nannochloris oculata[J]. Biomed Lett, 1999，59：88-91．[13] Arzul G, Segue L M, Guzman L, et al. Comparison of allelopathic properties in three toxic Alexandrium species [J]. J Exp Mar Biol Ecol, 1999，232：285-295．。