幾種植物對銅綠微囊藻和水華魚腥藻抑制作用

何 梅

(淮南師范學院，安徽 淮南 232001)

水體富營養化引起的水華已成為全球范圍的問題．水華爆發常會導致水生生態系統的失衡，破壞水域生態景觀，經濟損失難以估量[1]．因此有效控制富營養化水體中的藻類，防止水華的發生成為目前環境領域的研究熱點和前沿．傳統的除藻技術有物理、化學和生物三類[2]．但這些方法不同程度上存在操作時間長、費用高、存在二次污染等缺點，從而限制了應用[3]．植物化感作用的發現及其內在機制的研究，已成為抑制藻類爆發性生長的新途徑[4-8]．植物化感物質為植物次生代謝物，能在自然條件下降解，不會長期積累，生態安全性好[9]，主要分布于植物的根、莖、葉、花、果實或種子中[10]，具有分布廣泛，價格便宜，取材便利等優點，因此，利用植物化感作用抑藻成為一種新型的生物抑藻技術，并已備受關注．

目前，人們利用水生植物抑制水華藻類的研究較多[11-13]，但大型陸生植物則較少且大部分集中于小麥秸稈[14]、玉米秸稈[15]、柳樹葉[16]等幾種．因此，本研究選取了廣玉蘭、夾竹桃、樟樹和石楠幾種不同科屬常見的大型陸生植物作為研究對象，找出抑制作用最佳的植物種類，并探索出最佳的抑制濃度，為大型陸生植物浸提液抑制水華藻類研究提供一定的依據．

1 材料和方法

1.1 實驗材料

夾竹桃(Neriumoleander)、樟樹(Cinnamomumcamphora(L.)Presl)、廣玉蘭(MagnoliagrandifloraLinn)、石楠(PhotiniaserrulataLind)采自淮南師范學院東校區．夾竹桃別名柳葉桃、半年紅，為夾竹桃科、夾竹桃屬常綠大型灌木，水提液有較強的滅蟲與滅螺作用．樟樹別名香樟，為樟科、樟屬常綠型喬木，對多種農業病蟲有很好的防治作用，可以提煉樟腦，用以儲藏物的防蟲．廣玉蘭別名荷花玉蘭，為木蘭科、木蘭屬常綠大型喬木，本身極少有蟲害，還對細菌、真菌有一定抑制作用．石楠別名扇骨木，為薔薇科、石楠屬常綠喬木，對煙塵和毒性有一定抗性，開花時有一股刺鼻的氣味．

實驗藻種銅綠微囊藻(Microcystisaeruginosa)和水華魚腥藻(Anabenaflos-aquae)均購自中國科學院武漢水生生物研究所．兩種藻均為水華爆發的優勢藻種．

1.2 藻類培養

實驗前，兩種藻分別用培養基進行擴大培養，使藻細胞進入指數生長期．無菌操作下，500 mL三角錐形瓶加入100 mL BG11培養基，再接入銅綠微囊藻藻種后搖勻，置光照搖動培養箱中，溫度25±2 ℃，光照度4000 Lx，光周期12L：12D的條件下培養，并每天定時添加50 mL的培養基，培養4～5 d即為指數生長期．水華魚腥藻的培養基也為BG11培養基，培養條件同銅綠微囊藻．

1.3 植物浸提液的制備

取4種新鮮植物葉片各50克，自來水洗凈，蒸餾水淋洗，剪碎分別裝于不同的錐形瓶中，各加500 mL蒸餾水置于4℃冰箱浸提96 h．將浸提液抽濾，濾液經微孔濾膜(0.22 μm)過濾以除微生物，封口，此為100 %浸提液．

1.4 植物浸提液抑藻實驗

以四種植物設置四個實驗組．每組設置三個濃度，每個濃度三個平行，濃度分別為20%、50%、80%．分別取10 mL藻液與10 mL十倍濃度的BG11培養基，然后分別加入20、50、80 mL浸提液，再用無菌水定容到100 mL，使其終濃度分別為20%、50%、80%．不加浸提液的藻液為空白對照．

1.5 植物浸提液對藻類生長影響的參數測定

植物浸提液對藻類生長的影響通過藻細胞計數和測量葉綠素a的含量來反映．每天計藻細胞數1次，連續計數6 d．藻類的抑制百分率公式為[17]：IR= (1-N/N0)×100%．其中，IR-抑制百分率；N-加入化感物質的藻密度(cells/mL)；N0-對照組藻密度(cells/mL)．葉綠素a含量的測定[18]：將藻液搖勻，各取5 mL于離心管中，4000 r/min離心，10 min取出，去除上清液，再分別加入3 mL體積分數為80%的丙酮溶液，放入冰箱內4℃萃取24h，提取完畢，4000 r/min再離心10 min，取上清液測其光密度，以80%丙酮溶液作為空白，分別在663、645、630 nm波長下測提取液的吸光度A．葉綠素a含量的計算公式為：m=11.64 A663-2.16 A645+0.10 A630

1.6 數據處理

該實驗原始數據的處理采用SPSS 14.0軟件處理，文章中的作圖用Excel軟件制作．

2 結果與分析

2.1 植物浸提液對兩種藻細胞數的影響

圖1和圖2顯示四種植物浸提液對銅綠微囊藻藻細胞數的影響．從圖中可以看出，各種植物不同濃度組均比對照組生長得慢，高濃度組比低濃度組生長得慢，在圖1中，80%廣玉蘭組生長最慢，50%的廣玉蘭和80%的夾竹桃其次，20%夾竹桃和廣玉蘭組生長得最快，顯示出抑藻作用最強的為80%廣玉蘭．在圖2中，80%的樟樹組生長最慢，50%的樟樹組和80%的石楠組其次．抑藻作用樟樹強于石楠．6d 80%濃度組廣玉蘭抑制的藻細胞數為同期對照的2.85%，夾竹桃為5.23%，樟樹為15.94%，石楠為34.42%．

圖1 夾竹桃(M)和廣玉蘭(N)浸提液對銅綠微囊藻藻細胞數影響

圖2 石楠(P)和樟樹(C)浸提液對銅綠微囊藻藻細胞數影響

圖3和圖4顯示四種植物浸提液對水華魚腥藻細胞數的影響．在圖3中，生長最慢的為80%夾竹桃組，其次為50%夾竹桃和80%廣玉蘭，20%廣玉蘭生長得最快，由此可知，抑藻作用最強的為80%夾竹桃．圖4中抑制作用最強的為80%石楠組，其次為50%石楠和80%樟樹．抑制作用石楠強于樟樹．由此可知，不同植物對同種藻的生長影響不同，且同一植物隨著濃度的升高對藻細胞生長影響增大．可能是因為不同植物含有的化感物質不同，抑藻能力不盡相同，另提取物濃度越高，細胞膜通透性增加，細胞內物質易滲出，表現出較強的抑制作用[19]．

圖3 夾竹桃(M)和廣玉蘭(N)浸提液對水華魚腥藻細胞數影響

圖4 石楠(P)和樟樹(C)浸提液對水華魚腥藻細胞數影響

2.2 植物浸提液對兩種藻葉綠素a的影響

圖5顯示80%浸提液對銅綠微囊藻葉綠素a含量的影響．從圖得知，隨著時間的增加，對照組葉綠素a含量都是逐漸增加，并且增加的幅度較大，但廣玉蘭和夾竹桃前兩天增加后逐漸減少，6d時，廣玉蘭浸提液組為同期對照的5.12%，夾竹桃為3.22%．樟樹的前五天一直呈小幅增加的趨勢，第六天下降，石楠一直是處于小幅增加的，但是增加的幅度明顯低于對照組，6d時，樟樹浸提液組為同期對照的10.52%，石楠為30.68%．浸提液對葉綠素a的含量影響：夾竹桃作用最強，其次是廣玉蘭和石楠，樟樹最弱．這和細胞數的測定結果相吻合．結果可能因為藻細胞數由于受到抑制后增長緩慢或者減少，從而導致藻細胞葉綠素a含量也隨之降低．表明不同植物的浸提液對同種藻的抑制作用不同[20]．

圖5 植物浸提液對銅綠微囊藻葉綠素a含量的影響

圖6是浸提液對水華魚腥藻葉綠素a的影響．與銅綠微囊藻葉綠素a趨勢一致，所有對照組的葉綠素a的含量隨時間延長都不斷增加．80%植物浸提液與對照組相比，隨著時間的增加，葉綠素a的含量前幾天都有小幅增加，但是廣玉蘭和夾竹桃隨后減小，樟樹和石楠一直是增加的，增加幅度小于對照組．浸提液對藻葉綠素a影響大致為廣玉蘭、夾竹桃大于樟樹，影響最小的為石楠．結果表明同種植物的浸提液對兩種藻類的葉綠素a的影響也不同．

圖6 植物浸提液對水華魚腥藻葉綠素a含量的影響

2.3 浸提液對藻的百分抑制率

表1為80%浸提液對銅綠微囊藻的百分抑制率．由表1可知，四種植物的百分抑制率隨著天數增加，抑制率的高低明顯不同．夾竹桃和廣玉蘭抑制率較高，但廣玉蘭的抑制率稍高于夾竹桃，6d時，廣玉蘭抑制率達到94.7%．樟樹的抑制效應強于石楠．石楠6d的抑制率為56.6%，樟樹為84.1%．因此，四種植物的高濃度浸提液對銅綠微囊藻的抑制作用明顯，但不同植物抑制作用明顯不同，抑制強度為：廣玉蘭>夾竹桃>樟樹>石楠．表2為植物浸提液對水華魚腥藻的百分抑制率．四種植物抑制率隨著時間的延長，抑制率升高．對水華魚腥藻的抑制效應：夾竹桃>廣玉蘭>石楠>樟樹．

表1植物浸提液(80%)對銅綠微囊藻的百分抑制率

表2 植物浸提液(80%)對水華魚腥藻的百分抑制率

3 討論

實驗結果表明，四種陸生大型植物對銅綠微囊藻和水華魚腥藻均有抑制作用，且不同的植物對藻類的抑制程度不同，同種植物不同浸提濃度對藻的抑制作用也有差異．研究的幾種陸生植物中，抑藻程度分別為夾竹桃、廣玉蘭作用明顯，樟樹和石楠次之．其中，廣玉蘭的抑制率與已報道的抑藻效應符合．本實驗僅用葉浸提液抑藻，植物

不同部位分泌的化感物質不同，可考慮其他組織浸提液的抑藻．由于實驗中制備的水提取液往往是成分復雜的混合物，需經過進一步提取、純化化感物質，才能進行分析成分，并可從化感作用機理的角度全面地研究大型陸生植物抑藻．實驗中，藻類保持無菌生長，生長條件單一，在現實爆發水華的環境極其復雜，因此若投入實際應用中還需要綜合進行考慮．

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