鎮(zhèn)海水庫(kù)擬柱孢藻的分離鑒定和氮磷對(duì)其生長(zhǎng)的影響

戴景峻 彭 亮 于 婷 雷臘梅

(暨南大學(xué)生態(tài)學(xué)系, 水體富營(yíng)養(yǎng)化與赤潮防治廣東普通高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣州 510632)

鎮(zhèn)海水庫(kù)擬柱孢藻的分離鑒定和氮磷對(duì)其生長(zhǎng)的影響

戴景峻 彭 亮 于 婷 雷臘梅

(暨南大學(xué)生態(tài)學(xué)系, 水體富營(yíng)養(yǎng)化與赤潮防治廣東普通高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣州 510632)

以分離自廣東省鎮(zhèn)海水庫(kù)的擬柱孢藻 N8為對(duì)象, 探究其在不同磷濃度及氮磷濃度組合下的生長(zhǎng)情況。結(jié)果表明, 擬柱孢藻N8對(duì)磷的適應(yīng)范圍很寬, 在0.02—5.12 mg/L磷濃度下均能生長(zhǎng), 最適生長(zhǎng)磷濃度范圍為0.16—5.12 mg/L, 磷濃度的升高能顯著延長(zhǎng)擬柱孢藻的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期和提高生物量。動(dòng)力學(xué)分析表明,擬柱孢藻N8有較低的KSP值, 對(duì)磷元素的親和性較高, 在磷營(yíng)養(yǎng)貧乏的環(huán)境下更容易形成優(yōu)勢(shì)。在氮磷組合實(shí)驗(yàn)中, 低氮(0.5 mg/L)顯著抑制擬柱孢藻的生長(zhǎng), 且這種生長(zhǎng)抑制不受磷濃度的影響; 而在低磷(0.04 mg/L)條件下, 水體中氮濃度的增加會(huì)顯著促進(jìn)擬柱孢藻的生長(zhǎng), 擬柱孢藻在高氮中磷和高氮高磷下的生長(zhǎng)顯著優(yōu)于其他氮磷組合條件。研究表明, 廣東省水庫(kù)擬柱孢藻的生長(zhǎng)受磷的限制較弱, 氮是其生長(zhǎng)的決定因子。

鎮(zhèn)海水庫(kù); 擬柱孢藻; 氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽; 生長(zhǎng)特性; 南亞熱帶

擬柱孢藻 (Cylindrospermopsis raciborskii) 是一種具有固氮能力的絲狀水華藍(lán)藻, 1978年于匈牙利巴拉頓湖首次被記錄[1]。該藻被認(rèn)為是熱帶亞熱帶地區(qū)的特征性種類, 有大量的報(bào)道稱其在澳大利亞北部、南美洲、非洲等國(guó)家或地區(qū)的湖泊和水庫(kù)中存在并成為優(yōu)勢(shì)種[1,2]。在過(guò)去 20多年, 擬柱孢藻在溫帶地區(qū)出現(xiàn)的頻率明顯增加, 已經(jīng)遍布整個(gè)歐洲和澳大利亞, 近年來(lái)在美國(guó)、波蘭、日本、加拿大、新西蘭等國(guó)家的水體中都有發(fā)現(xiàn)擬柱孢藻[3—9]。研究認(rèn)為擬柱孢藻具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力, 隨著全球氣候變暖, 其種群分布不斷由熱帶亞熱帶地區(qū)向溫帶地區(qū)擴(kuò)散[10]; 但作為熱帶特征性種類, 其最佳生長(zhǎng)溫度普遍在25℃以上, 因此擬柱孢藻在熱帶水體中可常年占據(jù)優(yōu)勢(shì)乃至形成持續(xù)性水華, 但在亞熱帶和溫帶地區(qū), 該藻僅能在夏季較高的溫度條件下形成優(yōu)勢(shì)種[11,12]。擬柱孢藻備受關(guān)注的另一原因是它能產(chǎn)生包括擬柱孢藻毒素(Cylindrospermopsin, CYN)在內(nèi)的多種毒素, CYN可抑制蛋白質(zhì)合成, 損傷 DNA, 具廣泛的細(xì)胞毒性, 嚴(yán)重危害人類健康[13]。

研究表明, 擬柱孢藻的表型可塑性強(qiáng), 對(duì)光照溫度等關(guān)鍵生長(zhǎng)因子有較寬的生態(tài)輻[14]。該藻還具有一些獨(dú)特的生物學(xué)特性, 如良好的漂浮能力、耐受低光強(qiáng)、能固氮、可利用有機(jī)氮源、抵抗牧食者捕食等[1,15]。擬柱孢藻對(duì)磷有較高的親和力并且具有儲(chǔ)存磷的能力[16], 它的胞外堿性磷酸酶活性較高,能有效裂解并利用有機(jī)磷[17]。上述特征均賦予擬柱孢藻更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力, 使其能在復(fù)雜多變的環(huán)境下生長(zhǎng)并在合適的條件下暴發(fā)形成水華。

盡管目前對(duì)擬柱孢藻的適應(yīng)性特征已有較深入的認(rèn)識(shí), 但研究發(fā)現(xiàn)擬柱孢藻擁有多種生態(tài)型, 每種生態(tài)型對(duì)水深、光強(qiáng)、營(yíng)養(yǎng)物乃至有機(jī)物等環(huán)境因子的偏好都不一樣[18], 有必要根據(jù)地域探討有利于擬柱孢藻生長(zhǎng)的關(guān)鍵因子。在我國(guó)的南亞熱帶地區(qū), 近幾年來(lái)擬柱孢藻逐漸成為水庫(kù)優(yōu)勢(shì)種并在部分水庫(kù)形成水華[19], 成為危害該地區(qū)水庫(kù)水質(zhì)安全的首要有害藻類。本文以從廣東省開(kāi)平市鎮(zhèn)海水庫(kù)中分離的擬柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskiiN8)為材料, 在不同氮、磷濃度條件下進(jìn)行單因子和正交實(shí)驗(yàn), 研究擬柱孢藻對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的適應(yīng)性特征, 為揭示該地區(qū)擬柱孢藻水華發(fā)生機(jī)制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 藻種分離、培養(yǎng)和鑒定

實(shí)驗(yàn)用藻種C. raciborskii N8分離于廣東省開(kāi)平市鎮(zhèn)海水庫(kù)(22°34′7′′N、112°32′58′′E)。在光學(xué)體視顯微鏡下, 用玻璃毛細(xì)管從水庫(kù)水樣中挑取單根藻絲, 無(wú)菌水洗滌5—6次后轉(zhuǎn)入3 mL BG-11培養(yǎng)基中[20], 置于28℃恒溫光照培養(yǎng)箱(FPG3萊福儀器)中培養(yǎng), 4周左右藻絲明顯生長(zhǎng)后, 轉(zhuǎn)入250 mL錐形瓶中擴(kuò)大培養(yǎng), 光源采用白色熒光燈, 光照強(qiáng)度為 30 μE/(m2·s)(用LI-1400輻照度儀測(cè)定), 光暗周期為12h∶12h。

對(duì)所分離的擬柱孢藻依據(jù)其形態(tài)特征進(jìn)行種類鑒定。取適量生長(zhǎng)良好的藻液制作臨時(shí)裝片, 在10×40倍顯微鏡(ZEISS AX10)下, 記錄50根藻絲的長(zhǎng)度以及單個(gè)細(xì)胞和異形胞(不一定出現(xiàn))的形態(tài)、長(zhǎng)度和寬度。同時(shí)采用針對(duì)16S rDNA設(shè)計(jì)的藍(lán)藻特異性引物對(duì)27F和809R進(jìn)行PCR擴(kuò)增[21], PCR產(chǎn)物送深圳華大基因科技服務(wù)有限公司進(jìn)行序列測(cè)定, 獲得的序列采用BLAST進(jìn)行相似性分析。

1.2 不同磷濃度的單因子實(shí)驗(yàn)

以BG-11培養(yǎng)基為基礎(chǔ)(BG-11中硝態(tài)氮濃度為247 mg/mL, 磷濃度為5.43 mg/mL), 調(diào)整磷濃度,配置9個(gè)磷濃度梯度培養(yǎng)基: 0.02、0.04、0.08、0.16、0.32、0.64、1.28、2.56、5.12 mg/L, 每個(gè)處理組設(shè)置3個(gè)平行。取一定體積生長(zhǎng)良好的擬柱孢藻液以5000 r/min離心15min, 棄去上清液, 用15 mg/L的NaHCO3溶液洗滌后再次離心, 重復(fù)3次, 然后用無(wú)菌水稀釋, 饑餓培養(yǎng)2d后接種。實(shí)驗(yàn)采用單種批量培養(yǎng), 取相同體積藻液轉(zhuǎn)移至裝有30 mL不同磷濃度培養(yǎng)基的試管中, 起始接種葉綠素a濃度為(31.0± 2.0) μg/L。置于(25±1)℃恒溫光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng), 光照強(qiáng)度為30 μE/(m2·s), 光暗周期為12h∶12h。

1.3 氮、磷濃度組合正交實(shí)驗(yàn)

以BG-11培養(yǎng)基為基礎(chǔ), 設(shè)置低、中、高3個(gè)氮濃度(LN=0.5、MN=5.0、HN=50 mg/L)和低、中、高3個(gè)磷濃度(LP=0.04、MP=0.4、HP=4.0 mg/L), 共有(LNLP、LNMP、LNHP、MNLP、MNMP、MNHP、HNLP、HNMP、HNHP)9個(gè)處理組, 每個(gè)處理組設(shè)置3個(gè)平行。接種方法及實(shí)驗(yàn)條件同1.2, 起始葉綠素a濃度為(22.7±0.5) μg/L。

1.4 擬柱孢藻生長(zhǎng)曲線和比生長(zhǎng)速率的計(jì)算

每天定時(shí)取樣, 遮光處理20min后用TD-700 Fluorometre熒光儀測(cè)定藻液葉綠素a的濃度。當(dāng)每組實(shí)驗(yàn)每天的平均增長(zhǎng)值低于5%時(shí), 認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)組已達(dá)到最大現(xiàn)存量, 即可停止測(cè)定。比生長(zhǎng)速率μ(/d)指在某一段時(shí)間間隔內(nèi)藻類的生長(zhǎng)速率, 計(jì)算公式為:

μ = ln (x2/x1) / (t2－t1)

式中, x1為t1時(shí)的生物量, x2為t2時(shí)的生物量, 此處均為葉綠素a的濃度。而t1、t2分別為擬柱孢藻指數(shù)生長(zhǎng)期開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)間。

1.5 動(dòng)力學(xué)參數(shù)的計(jì)算[22]

根據(jù)Monod方程μ=μmaxC/(C+KS)轉(zhuǎn)變成

1/μ=KS/(C·μmax)+1/μmax

式中, μ為擬柱孢藻的比生長(zhǎng)速率(/d), μmax為在飽和濃度中藻類最大比生長(zhǎng)速率(/d), C為限制性底物的濃度(mg/L), KS為半飽和常數(shù)。以統(tǒng)計(jì)學(xué)的最小二乘法求出上述方程的斜率(KS/μmax)和截距(1/μmax)。截距的倒數(shù)為 μmax, 其與斜率的乘積就是半飽和常數(shù)KS。

1.6 數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Origin 9.0作圖, 采用 SPSS 16.0軟件進(jìn)行One-way ANOVA方差分析, 顯著性水平為P＜0.05。

2 結(jié)果

2.1 擬柱孢藻N8的形態(tài)學(xué)特征

從圖1可知, 本實(shí)驗(yàn)室分離到的擬柱孢藻是單根絲體, 偽空泡多, 藻絲筆直不彎曲, 藍(lán)綠色, 相鄰的細(xì)胞壁沒(méi)有縊縮, 未觀察到有黏質(zhì)的膠鞘。藻絲長(zhǎng)度變化極大, 范圍為17—1220 μm。沒(méi)有異形胞的藻體其兩端細(xì)胞的末端稍尖或鈍圓。營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞呈圓柱形, 長(zhǎng)3.3—14.0 μm, 寬2.3—4.3 μm。異形胞頂生, 位于藻絲一端或兩端, 偶有間生, 呈長(zhǎng)圓形或卵圓形, 長(zhǎng) 3.5—4.5 μm, 寬 2.3—2.8 μm(圖1b)。利用核苷酸序列比對(duì)檢索工具BLASTN進(jìn)行同源性分析表明, N8藻株的16S rDNA(Genbank序列號(hào): KJ747394)與來(lái)自澳大利亞、德國(guó)、匈牙利、美國(guó)、巴西等國(guó)家的擬柱孢藻藻株序列相似性達(dá)99%以上。根據(jù)上述形態(tài)和分子特征, 將該藻定為Cylindrospermopsis raciborskii, 在本實(shí)驗(yàn)室編號(hào)為N8。

2.2 不同磷濃度對(duì)擬柱孢藻生長(zhǎng)的影響

磷濃度為0.02—5.12 mg/L時(shí), 擬柱孢藻均有明顯的指數(shù)生長(zhǎng)期, 各處理組葉綠素 a的峰值隨磷濃度的升高而增加, 不同磷濃度組的生長(zhǎng)趨勢(shì)在第 6天后出現(xiàn)分歧。磷濃度為0.02—0.08 mg/L時(shí), 擬柱孢藻生長(zhǎng)趨勢(shì)類似, 第2至第6天為指數(shù)生長(zhǎng)期, 在第6至第10天處于穩(wěn)定期, 在第10天開(kāi)始進(jìn)入衰亡期, 3個(gè)濃度組的葉綠素 a峰值無(wú)顯著差異(P＞0.05)。而磷濃度為0.16—0.64 mg/L時(shí), 擬柱孢藻的指數(shù)生長(zhǎng)期維持較長(zhǎng)時(shí)間(第2至第11天), 各處理組間葉綠素 a濃度無(wú)顯著差異(P＞0.05)。磷濃度為1.28—5.12 mg/L時(shí), 擬柱孢藻在實(shí)驗(yàn)期間一直處于生長(zhǎng)期(圖2)。

擬柱孢藻的比生長(zhǎng)速率隨著磷濃度的升高呈升高趨勢(shì), 在0.02—0.64 mg/L磷濃度下, 比生長(zhǎng)速率從0.174 /d上升至0.243 /d, 在0.64—5.12 mg/L范圍內(nèi)的比生長(zhǎng)速率則無(wú)明顯差異。比生長(zhǎng)速率在0.08 mg/L處有較大增長(zhǎng), 低于0.08 mg/L與高于 0.08 mg/L的各組間均存在顯著差異(P＜0.05) (圖3)。結(jié)果表明, 磷濃度大于 0.08 mg/L能顯著促進(jìn)擬柱孢藻的生長(zhǎng), 當(dāng)磷濃度達(dá)到1.28 mg/L后, 磷濃度的增加對(duì)比生長(zhǎng)速率無(wú)顯著促進(jìn)作用。擬柱孢藻對(duì)磷濃度有較寬的適應(yīng)范圍, 而最適生長(zhǎng)范圍為 0.16—1.28 mg/L。

圖1 擬柱孢藻的形態(tài)照片F(xiàn)ig. 1 Cylindrospermopsis raciborskii N8

圖2 不同磷濃度下擬柱孢藻N8的生長(zhǎng)曲線Fig. 2 Growth curves of C. raciborskii N8 under different phosphorus concentrations

圖3 不同磷濃度下擬柱孢藻N8的比生長(zhǎng)率Fig. 3 Specific growth rates of C. raciborskii N8 under different phosphorus concentrations

2.3 擬柱孢藻N8的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)

半飽和常數(shù) KS表示生物物種對(duì)于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的親和性, 即在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度為KS時(shí)就能使種群增值率達(dá) μmax, 而親和性的強(qiáng)弱與其半飽和常數(shù)的值成反比[22]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示: 擬柱孢藻N8以磷為限制性底物時(shí)的半飽和常數(shù)KSP=0.008 mg/L, μmax=0.239/d。

2.4 氮、磷濃度組合正交實(shí)驗(yàn)

在三個(gè)低氮濃度組中, 擬柱孢藻基本停止生長(zhǎng),葉綠素 a濃度顯著低于其他處理組(P＜0.05)。在MNLP和 HNLP組中, 擬柱孢藻的生長(zhǎng)周期很短,指數(shù)生長(zhǎng)時(shí)間僅3d, 葉綠素a峰值為45.3 μg/L。而MNMP和MNHP處理組的指數(shù)生長(zhǎng)期為5d, 葉綠素 a峰值達(dá)到 73.5 μg/L。擬柱孢藻在 HNMP和HNHP下的生長(zhǎng)最好, 指數(shù)生長(zhǎng)期可達(dá)7d, 葉綠素a峰值可達(dá)(120±2) μg/L(圖4)。

擬柱孢藻的比生長(zhǎng)速率的最大值均出現(xiàn)在 MN濃度組。在氮濃度較高(MN和HN)的情況下, 高磷濃度下的比生長(zhǎng)速率顯著高于中、低磷濃度(P＜0.05) (圖5)。

3 討論

3.1 擬柱孢藻N8的形態(tài)學(xué)特征

擬柱孢藻藻絲一般長(zhǎng)50—250 μm, 營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞長(zhǎng)5.0—10.0 μm, 寬 1.5—2.5 μm, 異形胞位于藻絲一端或兩端, 長(zhǎng)3.5—10.0 μm, 寬1.5—2.5 μm[23—27]。而擬柱孢藻N8的藻絲更長(zhǎng)(可達(dá)1220 μm), 營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞較寬, 異形胞則比較短, 最長(zhǎng)僅為 4.5 μm, 可見(jiàn)分離自廣東省鎮(zhèn)海水庫(kù)的 N8藻株具較獨(dú)特的形態(tài)特征。擬柱孢藻的形態(tài)被認(rèn)為具高度的可塑性, 不同生境下的營(yíng)養(yǎng)和捕食壓力差異均可導(dǎo)致其形態(tài)發(fā)生變化, 據(jù)Komárková等[28]的觀測(cè), 即使在同一生境的種群內(nèi), 擬柱孢藻的形態(tài)變化也非常大; 以色列的一個(gè)湖泊中該藻藻絲末端則有6種不同的形態(tài)[25]。N8藻株形態(tài)獨(dú)特的原因也可能是長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)所致, 有研究表明藻絲形態(tài)與培養(yǎng)溫度密切相關(guān)[23]。

圖4 不同氮、磷濃度下擬柱孢藻N8的生長(zhǎng)曲線Fig. 4 Growth curves of C. raciborskii N8 at different nitrogen and phosphorus concentrations

圖5 不同氮、磷濃度對(duì)擬柱孢藻N8比生長(zhǎng)速率的影響Fig. 5 Effects of different nitrogen and phosphorus concentrations on specific growth rate of C. raciborskii N8

3.2 磷濃度對(duì)擬柱孢藻N8生長(zhǎng)的影響

能快速吸收磷并適應(yīng)低磷環(huán)境的特性一直被認(rèn)為是擬柱孢藻能在全球范圍內(nèi)快速擴(kuò)張的關(guān)鍵因子之一[1,16], 在法國(guó)和澳大利亞的水體中, 擬柱孢藻的優(yōu)勢(shì)度常常在低磷條件下表現(xiàn)得更為明顯[7,29]。本研究結(jié)果顯示, 擬柱孢藻 N8在磷濃度低至0.02 mg/L時(shí)仍能維持較長(zhǎng)時(shí)間的生長(zhǎng), 說(shuō)明它對(duì)低磷有較強(qiáng)的適應(yīng)性。N8藻株的比生長(zhǎng)速率在0.64—5.12 mg/L磷濃度下差異不顯著, 表明擬柱孢藻不但耐受低磷, 且能在較寬范圍的磷濃度下快速生長(zhǎng)。Bonilla等[14]指出高度的表型可塑性和寬廣的環(huán)境適應(yīng)性有助于擬柱孢藻適應(yīng)不同的氣候條件, 因此廣東省擬柱孢藻的形態(tài)獨(dú)特性和對(duì)磷的適應(yīng)性是促進(jìn)其擴(kuò)張的重要因素。

本研究測(cè)定的擬柱孢藻 N8株以磷為限制性底物時(shí)的半飽和常數(shù)為 0.008 mg/L, 顯著高于來(lái)自巴拉頓湖的ACT9502藻株(KSP=0.0015–0.0025 mg/L),這種差異可能是藻株自身獨(dú)特性所致, 也可能與實(shí)驗(yàn)條件相關(guān)。本文采用的是批量培養(yǎng), 而Istvánovics等[30]進(jìn)行的是恒化實(shí)驗(yàn)。與銅綠微囊藻(KSP=0.009)、水華微囊藻(KSP=0.014)相比[31], 擬柱孢藻 N8株的KSP值更低, 因而會(huì)在磷濃度較低的水體中更具生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。地處南亞熱帶的廣東省, 土壤以含鐵的紅壤土為主, 由此導(dǎo)致多數(shù)水庫(kù)的入庫(kù)磷濃度很低,盡管近年來(lái)人類活動(dòng)干擾的加劇, 水體富營(yíng)養(yǎng)化有升高趨勢(shì), 多數(shù)水庫(kù)依然為磷限制水體[19,32], 這可能是近年來(lái)廣東省水庫(kù)擬柱孢藻能取代微囊藻而成為水庫(kù)優(yōu)勢(shì)種的原因之一。

3.3 氮濃度對(duì)擬柱孢藻N8生長(zhǎng)的影響

擬柱孢藻是一種固氮藍(lán)藻, 當(dāng)無(wú)機(jī)氮不足時(shí),它可以進(jìn)行固氮以滿足生長(zhǎng)要求[1]。但在本研究中, N8藻株在低氮濃度下(0.5 mg/L)的生長(zhǎng)基本停止,且這種生長(zhǎng)停滯與磷濃度的高低無(wú)關(guān), 擬柱孢藻的生物量?jī)H能在高氮(50 mg/L)條件下達(dá)到較高水平,這表明氮對(duì)擬柱孢藻的生長(zhǎng)起決定作用, 固氮并沒(méi)有在缺氮的情況下發(fā)揮作用。一般認(rèn)為固氮需要消耗大量能量, 是擬柱孢藻最少采用的氮攝取方式[29]。Spr?ber等[33]提出擬柱孢藻固氮系統(tǒng)的停止和啟動(dòng)依賴于細(xì)胞自身的氮含量, 因此 N8藻株固氮酶的合成和異形胞的形成可能需要更低的氮濃度來(lái)啟動(dòng)。磷元素對(duì)擬柱孢藻 N8株生長(zhǎng)的限制明顯弱于氮, 在低磷條件下(0.04 mg/L), 氮濃度的升高(MN和 HN)可使擬柱孢藻維持一段時(shí)間的生長(zhǎng), 其生物量可在磷限制但氮充足(MPHN)的條件下達(dá)到較高水平, 這與Kenesi等[34]的研究報(bào)道一致。

4 結(jié)論

N8藻株從形態(tài)和分子角度上鑒定為擬柱孢藻,其絲體長(zhǎng)度和細(xì)胞大小均比其他地區(qū)的擬柱孢藻大,具有較獨(dú)特的形態(tài)特征。擬柱孢藻 N8的最適生長(zhǎng)磷濃度范圍為 0.16—5.12 mg/L, 半飽和常數(shù) KSP= 0.008 mg/L, 對(duì)磷的親和性較高, 在培養(yǎng)基中磷濃度低至 0.02 mg/L時(shí)仍能維持較長(zhǎng)時(shí)間的生長(zhǎng), 說(shuō)明該藻株耐受低磷并對(duì)磷有較強(qiáng)的適應(yīng)性。低氮顯著限制擬柱孢藻 N8的生長(zhǎng), 這種抑制不因磷濃度的升高而解除。相反, 氮濃度的升高可延長(zhǎng)擬柱孢藻在磷限制性條件下的生長(zhǎng)時(shí)間, 因此氮對(duì)擬柱孢藻N8的生長(zhǎng)限制作用比磷更為顯著。

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THE EFFECTS OF PHOSPHORUS AND NITROGEN ON THE GROWTH OF CYLINDROSPERMOPSIS RACIBORSKII N8 ISOLATED FROM THE ZHENHAI RESERVOIR

DAI Jing-Jun, PENG Liang, YU Ting and LEI La-Mei
(Department of Ecology and Key Laboratory of Eutrophication and Red Tide Prevention of Guangdong Higher Education Institutes, Jinan University, Guangzhou 510632, China)

In this study we examined the effects of nitrate and phosphate on the growth of Cylindrospermopsis raciborskii N8 that was isolated from the Zhenhai Reservoir in Guangdong Province. We used a crossed factorial design for three phosphorus levels and three nitrogen levels, and thus generated nine different growth conditions for C. raciborskii. Our results showed that C. raciborskii could adapt to a wide range of phosphorus concentrations (from 0.02 mg/mL to 5.12 mg/mL) and the optimal concentrations for the growth was between 0.16 mg/mL and 5.12 mg/mL. The exponential stage and biomass of C. raciborskii could be significantly enhanced by the increase in the phosphorus level. The kinetic analysis revealed a low KSPvalue of C. raciborskii N8. This suggested that C. raciborskii N8 could have high affinity for phosphorus and readily become the dominant species in phosphorus-lacking conditions. The results of the nitrogen and phosphorus orthogonal experiments demonstrated that when the nitrogen level was low (0.5 mg/mL), the growth of C. raciborskii N8 was markedly inhibited regardless of the phosphorus level. Moreover, at low phosphorus concentration (0.04 mg/mL) the proliferation of C. raciborskii N8 could be boosted by the increase in nitrogen concentration. It was also found that the growth of C. raciborskii N8 could be significantly improved by HNMP and HNHP treatment. The highlights of our findings were that C. raciborskii in Guangdong reservoirs was highly tolerant to low phosphorus conditions, and nitrogen could be a key factor in its growth.

the Zhenhai Reservoir; Cylindrospermopsis raciborskii; Nitrogen and Phosphorus; Growth characteristics; Southern subtropics

Q142

A

1000-3207(2015)03-0533-07

10.7541/2015.70

2014-05-05;

2014-08-14

暨南大學(xué)“國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”項(xiàng)目(1210559020); 廣東省水利科技創(chuàng)新項(xiàng)目(2011-02)資助

戴景峻(1991—), 男, 廣東大埔人; 本科生; 研究方向?yàn)樵孱惿飳W(xué)。E-mail: 343996767@qq.com

雷臘梅, 女, 副教授; E-mail: tleilam@jnu.edu.cn