太湖典型植物氨基酸組成特征及其對(duì)水環(huán)境的影響*

劉 丹，白畫畫，朱元榮，林 櫻，吳豐昌,

(1：河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院，南京 210098)(2：中國環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012)(3：環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評(píng)估中心，北京 100012)(4：北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，北京 100037)

太湖典型植物氨基酸組成特征及其對(duì)水環(huán)境的影響*

劉 丹1，白畫畫2,4，朱元榮2，林 櫻3，吳豐昌1,2**

(1：河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院，南京 210098)(2：中國環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012)(3：環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評(píng)估中心，北京 100012)(4：北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，北京 100037)

在太湖兩個(gè)不同湖區(qū)(東太湖和貢湖)各選擇了8種不同類型的典型水生植物和1種陸生植物全株作為研究對(duì)象，采用鄰苯二甲醛柱前衍生-反相高效液相色譜法對(duì)其中15種氨基酸的組成特征進(jìn)行了分析，并探討了植物來源氨基酸對(duì)湖泊水環(huán)境的影響.結(jié)果表明東太湖區(qū)域植物體中總可水解氨基酸(THAAs)的平均含量為861.6±182.96μmol/g，貢湖區(qū)域植物體中THAAs平均含量為700.0±232.3μmol/g；不同類型植物體中THAAs的含量大小依次為：沉水植物、浮葉植物>挺水植物>陸生植物；其中天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、丙氨酸和賴氨酸是THAAs的主要組成部分，這5種氨基酸的摩爾濃度占氨基酸總量的50%以上；太湖植物中THAAs所含的氮元素對(duì)植物總氮的貢獻(xiàn)在30.7%～94.7%之間，是植物體氮元素的主要組分，也是內(nèi)源氮輸入的主要來源.東太湖區(qū)域采集的植物樣品中各氨基酸的濃度比例與東太湖水體氨基酸組成差異較大，但與沉積物氨基酸組成較吻合，表明東太湖植物來源的有機(jī)質(zhì)和氨基酸是沉積物中有機(jī)質(zhì)和氨基酸的重要來源.

太湖；典型植物；氨基酸

太湖是我國典型的大型淺水湖泊，水生植物是其生態(tài)系統(tǒng)重要組成部分且是湖泊內(nèi)源有機(jī)質(zhì)的重要來源之一[1].水生植物可分為挺水植物、沉水植物、浮葉植物和浮游植物4種[2]，在太湖沿岸帶廣泛分布[3].這些水生植物具有水體產(chǎn)氧、參與氮循環(huán)、吸附沉積物、抑制浮游藻類繁殖、減輕水體富營養(yǎng)化、提高水體自凈能力等重要功能[2,4].然而，自1970s開始，太湖水質(zhì)開始逐步惡化，1980s湖泊水體開始出現(xiàn)富營養(yǎng)化并頻繁暴發(fā)藍(lán)藻水華[5].對(duì)于營養(yǎng)鹽過剩的湖泊生態(tài)系統(tǒng)而言，湖泊區(qū)域的陸生和水生植物凋謝衰亡后，植物殘?bào)w在湖泊內(nèi)的分解會(huì)造成湖泊水體的二次污染[4,6].尤其是太湖典型的草型湖區(qū)——東太湖沉積物中的有機(jī)物質(zhì)主要來源于水生植物[7].

氨基酸是生態(tài)系統(tǒng)中生命物質(zhì)生長的物質(zhì)基礎(chǔ)和基本組分之一[8]，同時(shí)也是湖泊水體和沉積物中有機(jī)質(zhì)的重要組成部分，在湖泊生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)物質(zhì)的生物化學(xué)循環(huán)過程中扮演著十分重要的角色[6].湖泊中營養(yǎng)物質(zhì)(碳、氮和磷等)的循環(huán)過程往往與有機(jī)質(zhì)密切相關(guān)[9-12]，而有機(jī)質(zhì)中氨基酸的含量變化和組成特征的差異可以很好地指示有機(jī)質(zhì)的來源和降解特征[13].近年來，國內(nèi)外學(xué)者開展了對(duì)海洋中顆粒物[14-15]、溶解性有機(jī)物[16-17]、沉積物[13]、河流和湖泊水體中顆粒物[16,18-19]的氨基酸的分析與研究.已有研究表明不同介質(zhì)中有機(jī)質(zhì)發(fā)生降解轉(zhuǎn)變時(shí)，總水解氨基酸(THAAs)也隨之改變.隨著顆粒物粒徑的減小[14-15]、水深的增加[16-17]和沉積物老化程度的增加[13]，有機(jī)質(zhì)降解程度增加而THAAs的濃度將減小.某些單個(gè)氨基酸組分含量亦隨著有機(jī)質(zhì)降解程度的變化而發(fā)生變化，如亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、谷氨酸含量隨著有機(jī)質(zhì)降解程度的增加而下降，而甘氨酸、絲氨酸、蘇氨酸的含量則相反[13].尤其，D型氨基酸與L型氨基酸的比值大小可以表示氨基酸的來源[16].因此，對(duì)太湖水生植物氨基酸的組成特征及其差異的研究分析對(duì)于進(jìn)一步了解湖泊生態(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)和有機(jī)質(zhì)歸趨等具有重要的意義.

太湖水體[20-21]和沉積物[22]中的氨基酸組成特征等的研究已表明太湖溶解性氨基酸主要是內(nèi)源輸入，同時(shí)氨基酸也是太湖沉積物中有機(jī)質(zhì)和有機(jī)氮的重要組成部分.太湖生態(tài)系統(tǒng)中典型陸生和水生植物是內(nèi)源輸入的重要來源.然而，對(duì)這些典型植物中氨基酸組成特征的研究尚未見報(bào)道，尤其是植物中氨基酸含量與太湖水體及沉積物中氨基酸來源的關(guān)系.因此，本研究選取并采集了廣泛分布于太湖的8種優(yōu)勢水生植物和1種陸生植物，分析各植物體中氨基酸的含量和組成特征，對(duì)比不同植物來源氨基酸的組成特征，并進(jìn)一步與太湖沉積物、水體中氨基酸組成特征進(jìn)行對(duì)比.旨在揭示不同類型植物之間氨基酸組成特征的差異，分析植物來源的有機(jī)質(zhì)和氨基酸對(duì)湖泊水體和沉積物中有機(jī)質(zhì)和氨基酸的貢獻(xiàn).

1 材料與方法

1.1 樣品采集與制備

2011年8月在東太湖和貢湖各采集1種陸生植物和8種優(yōu)勢水生植物全株樣品5～10株[3].陸生植物樣品為狗尾巴草(Setaria)；水生植物樣品包括菱(Trapa)、狐尾藻(Myriophyllum)、荇菜(Nymphoidespeltatum)、黑藻(Hydrilla)、眼子菜(Potamogeton)、蘆葦(Phragmitesadans)、茭草(Zizania)、分枝蓼(Polygonum).樣品采集后經(jīng)洗凈晾干并置于105℃烘箱中殺青(15min)，然后進(jìn)一步風(fēng)干、研磨備用.利用元素分析儀(Vario macro E1，Germany)測定典型植物體內(nèi)基本元素組成特征，包括氮(N)、碳(C)、硫(S)、氫(H)的含量.經(jīng)測定，東太湖水體總氮、總磷濃度分別為0.99、0.03mg/L，貢湖水體總氮、總磷濃度分別為1.51、0.05mg/L.

1.2 試劑和材料

氨基酸標(biāo)準(zhǔn)樣品：由于脯氨酸無法用鄰苯二甲醛(OPA)衍生，半胱氨酸無法被FLD檢測器吸收，色氨酸在酸水解過程中被破壞，本研究中的總水解氨基酸只測定了另外15種氨基酸.因此，購買氨基酸標(biāo)準(zhǔn)樣品包括天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、絲氨酸(Ser)、丙氨酸(Ala)(質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥98%，SIGMA試劑公司)，組氨酸(His)、甘氨酸(Gly)、蘇氨酸(Thr)、精氨酸(Arg)、酪氨酸(Tyr)、纈氨酸(Val)、甲硫氨酸(Met)、異亮氨酸(Ile)、苯丙氨酸(Phe)、亮氨酸(Leu)、賴氨酸(Lys)(質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥98%，阿拉丁試劑公司).稱取適量氨基酸標(biāo)準(zhǔn)樣品，溶于0.09mol/L HCl溶液中，配制成濃度為0.6mmol/L的混標(biāo)溶液備用.

衍生劑：0.3mol/L OPA(分析純，SIGMA)β-巰基乙醇(分析純，SIGMA)甲醇體積比1 ∶4溶液，5h內(nèi)使用.

緩沖溶液：硼酸(0.5mol/L)與氫氧化鉀(0.5825mol/L)混合配制的緩沖溶液(pH=10.4).

1.3 THAAs的分析測定

準(zhǔn)確稱取100mg樣品于安瓿管中，加入10ml 6mol/L鹽酸溶液，100μl 12mmol/L抗壞血酸水溶液，充氮?dú)鉄Y(jié)封管，移入110℃恒溫箱中水解22h，取出冷卻，中斷水解過程.取1ml上清液，用6mol/L氫氧化鈉水溶液中和，過0.45μm濾膜，處理后的樣品溶液保存待分析.準(zhǔn)確吸取300μl處理后的樣品溶液，加入300μl OPA衍生劑和400μl緩沖溶液，充分混勻，再次利用0.45μm濾膜過濾，溶液置于2ml樣品瓶中，衍生15min后采用高效液相色譜儀(Agilent 1200)配備熒光檢測器(Agilent G1314BFLD)進(jìn)行分析測定.

色譜分析條件：LiChrospher 100 RP-18色譜柱(250mm×4.6mm，5μm)；流動(dòng)相A：25mmol/L醋酸鈉水溶液(pH=5.8)：四氫呋喃=95 ∶5(V ∶V)，搖勻，過0.45μm濾膜；流動(dòng)相B：甲醇；流速：1.0ml/min；Em=340nm，Ex=450nm；進(jìn)樣量：10μl.梯度洗脫程序?yàn)?、12、20、22、31、35、40、50、52、60min時(shí)，流動(dòng)相A的比例分別為 90%、72%、70%、65%、63%、53%、45%、35%、90%、90%.

1.4 樣品中氨基酸含量的計(jì)算與數(shù)據(jù)分析

在上述樣品前處理和高效液相色譜分析的條件下，60min內(nèi)各種氨基酸可被完全分離. 15種氨基酸利用標(biāo)準(zhǔn)樣品色譜峰保留時(shí)間定性，外標(biāo)法定量.空白基質(zhì)加標(biāo)方法測定樣品前處理方法的回收率如下：絲氨酸為75.1%±5.7%，丙氨酸為75.7%±4.5%，蛋氨酸為58.2%±21.7%，其它氨基酸的平均回收率在80%～98%之間,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在4.8%以下.最后結(jié)果經(jīng)空白扣除和回收率校正.

運(yùn)用R2.15.2軟件進(jìn)行組間差異的參數(shù)檢驗(yàn)，P>0.05，表示為未達(dá)到顯著檢驗(yàn)水平，0.01

2 結(jié)果與討論

2.1 太湖典型植物中元素組成特征

東太湖與貢湖植物體中C平均含量分別為39.0%和38.5%(圖1a)，這是由于含有較高含量C元素的糖類、脂類和蛋白質(zhì)等是構(gòu)成植物生命體的基礎(chǔ)物質(zhì).氮元素是蛋白質(zhì)、核酸和磷脂等植物生長發(fā)育所必需化合物的重要構(gòu)成部分，東太湖與貢湖植物的N平均含量為24.8%和21.7%(圖1b).另外，硫元素是植物含硫蛋白質(zhì)(如胱氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸)的組成元素，其平均含量為0.5%(圖1d).對(duì)于不同湖區(qū)而言，同類型的植物中C、S、H的平均含量差別很小(圖1a、c、d).但是，對(duì)比分布于東太湖的植物和貢湖植物中N的平均含量，表明東太湖植物體中N平均含量較高.其中，來源于東太湖浮葉植物、挺水植物以及陸生植物的N平均含量均大于貢湖(圖1b).這可能是由于東太湖的無機(jī)氮濃度適合植物等生長發(fā)育，進(jìn)而促進(jìn)了植物對(duì)N的吸收[23].對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)沉水植物中碳含量較低，這可能是由于CO2作為植物中的C源，其它3種植物可通過直接光照并吸收大氣中CO2通過光合作用充分利用C，而沉水植物的光照強(qiáng)度弱和受水體中CO2來源的限制，對(duì)C的利用受到一定程度的影響[24]；由于陸生植物只能通過地下部分根系吸收S元素，而水生植物還可以通過地上部分莖葉從水體中吸收利用S元素[25]，因此，陸生植物的含硫量較低.

2.2 太湖典型植物體中THAAs的含量與組成特征

太湖不同湖區(qū)水生植物中THAAs含量及各氨基酸的相對(duì)摩爾百分含量見表1.東太湖水生植物體中THAAs的含量介于544.5～1137.0μmol/g之間，平均含量為861.6±182.96μmol/g；貢湖水生植物體中THAAs的含量在366.8～1082.5μmol/g之間變化，平均含量為700.0±232.3μmol/g.分析不同類型植物表明，來源于東太湖的浮葉植物、沉水植物、挺水植物和陸生植物的平均THAAs含量分別為952.7、878.2、675.7和528.6μmol/g；來源于貢湖的4種類型植物的平均THAAs含量分別為829.6、877.1、547.4和366.8μmol/g.統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明東太湖植物樣品的THAAs含量顯著高于貢湖樣品(P<0.05)(圖2).富營養(yǎng)化水體在很大程度上不利于水生植物的生長，水中過高的N、P可能會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生脅迫作用[26].貢湖富營養(yǎng)化程度較高，其水體總氮、總磷、氨氮均大于東太湖[27].因此，與貢湖相比，東太湖環(huán)境更利于植物的生長，從而促進(jìn)氨基酸合成.植物體內(nèi)的THAAs含量既與水體沉積物等外在環(huán)境有關(guān)，又與植物的生長形態(tài)相關(guān)[26].沉水植物從營養(yǎng)物質(zhì)豐富的沉積物和底層水體中吸收營養(yǎng)物質(zhì)；浮葉植物主要通過巨大葉片從水面吸收營養(yǎng)物質(zhì)，也可以通過根系從沉積物中吸收營養(yǎng)物質(zhì)；挺水植物主要利用根系吸收營養(yǎng)物質(zhì)，通過莖運(yùn)輸?shù)剿喜糠?兩個(gè)湖區(qū)中水生植物體的THAAs含量均大于陸生植物，表明水生植物中氨基酸的含量相對(duì)較高，與水生植物總氮含量大于陸生植物一致，已有的研究報(bào)道也表明[28]，與陸生植物相比，水生植物體內(nèi)蛋白質(zhì)含量更高.

圖1 太湖不同植物中C、N、H、S組成Fig.1 Compositions of C, N, H, S in typical plants from Lake Taihu

圖2 不同植物THAAs含量Fig.2 Total concentrations of THAAs in typical plants

東太湖各類植物THAAs含量大小依次為浮葉植物>沉水植物>挺水植物>陸生植物，而貢湖為沉水植物>浮葉植物>挺水植物>陸生植物.這基本遵循沉水植物、浮葉植物>挺水植物>陸生植物的規(guī)律，表明

太湖植物體中Glu、Ala、Lys、Arg和Asp的摩爾百分比均大于10.0%，其總和可達(dá)THAAs的50.0%以上，是植物氨基酸的主要組成部分.Lys、His、Arg的氨基數(shù)目大于羧基，屬于堿性氨基酸；Glu、Asp則相反，屬于酸性氨基酸；其余屬于中性氨基酸.其中，東太湖植物的堿性氨基酸、酸性氨基酸和中性氨基酸的平均摩爾百分比依次為26.1%、22.6%和51.3%，而貢湖這3類氨基酸平均摩爾百分比分別為17.1%、25.5%和57.4%.結(jié)果表明中性氨基酸為植物體中氨基酸主要類型，東太湖植物堿性氨基酸含量高于酸性氨基酸，貢湖則相反.研究分析的15種植物氨基酸中，難降解的Ser、Ala和Lys濃度比較高，易于富集[20]，東太湖和貢湖植物這3種氨基酸的平均比例之和分別為27.2%和22.2%.與其他介質(zhì)的研究對(duì)比，表明不同來源有機(jī)質(zhì)中Ser/(Ser+Ala+Lys)具有差異性.湖泊水生植物中Ser/(Ser+Ala+Lys)的變化范圍為13.2%～35.2%，平均值為28.4%.陸生維管束植物中變化范圍為25.6%～35.6%，平均值為26.3%；海洋浮游植物中變化范圍為12.9%～21.8%，平均值為18.8%；浮游動(dòng)物中均值為16.7%，在15.1%～19.4%間變化；細(xì)菌平均值為16.2%，其變化范圍為12.3%～20.1%[29]；淡水硅藻中平均值為50.3%，變化范圍為41.2%～63.2%[30].綜合分析表明，太湖水生植物中Ser/(Ser+Ala+Lys)值與陸生維管束植物較接近，而與海洋浮游植物、浮游動(dòng)物、細(xì)菌、硅藻中的Ser/(Ser+Ala+Lys)值有差異.

2.3 太湖典型植物體中THAAs-N/TN、THAAs-C/TC分析

氨基酸中的碳(THAAs-C)和氮(THAAs-N)對(duì)TC和TN的貢獻(xiàn)比例分別介于5.1%～19.2%和30.7%～94.7%之間.較高的THAAs-N/TN表明植物體中的氮大多以生物可利用性氨基酸氮的形式存在，是太湖生態(tài)系統(tǒng)中氮營養(yǎng)元素的重要來源之一.東太湖不同類型植物THAAs-C/TC大小依次為沉水植物>浮葉植物>陸生植物>挺水植物；THAAs-N/TN大小依次為浮葉植物>沉水植物>挺水植物>陸生植物.貢湖植物中THAAs-C/TC值大小依次為：沉水植物>浮葉植物>挺水植物>陸生植物；THAAs-N/TN值依次為浮葉植物>挺水植物>陸生植物>沉水植物.其中，東太湖狐尾藻中氨基酸碳所占比例最大(18.8%),荇菜中氨基酸氮所占比例最大(94.7%).

不同類型植物的各種氨基酸中氮在總氮中所占的比例也存在差異(圖3)，其中Arg中N占總氮的平均值達(dá)到15%以上，這是由于Arg的摩爾濃度在所有氨基酸中相對(duì)較大，且1個(gè)Arg分子中含有6個(gè)氮原子，是15種氨基酸中含有氮原子最多的氨基酸之一，因此Arg對(duì)氮的貢獻(xiàn)最大.而易分解的Phe、Glu等[20]所占比例也較大，東太湖和貢湖這3種氨基酸N比例的總和分別為27.8%和24.3%.另外，難降解的Ser、Ala、Lys這3種氨基酸中的N比例在東太湖和貢湖來源的植物樣品中分別為13.5%和8.2%，這部分氨基酸易于沉積.

2.4 太湖典型植物、沉積物和水體中氨基酸比例特征對(duì)比分析

圖3 東太湖(a)和貢湖(b)不同類型植物氨基酸氮與植物總氮的比例Fig.3 THAAs-N/TN in typical plants of East Lake Taihu(a) and Gonghu Bay(b)

東太湖植物樣品與沉積物表層(0～3cm)[22]氨基酸濃度與THAAs濃度比例關(guān)系的對(duì)比見圖4.經(jīng)過對(duì)植物樣品與沉積物樣品中的各氨基酸比例異常點(diǎn)檢驗(yàn)，得出二者Gly、Arg、Asp組成差異較大，剩余11種氨基酸比例具有顯著的相關(guān)性(P<0.05).東太湖沉積物中Ser/(Ser+Ala+Lys)的變化范圍為19.8%～27.8%，平均值為24.8%.這與水生植物的比值較接近，表明東太湖廣泛分布的植物可能是沉積物中氨基酸的主要來源[22,31-33].植物來源的有機(jī)質(zhì)和氨基酸進(jìn)入沉積物后，與其他來源的氨基酸相混合，在微生物等作用下進(jìn)行降解和轉(zhuǎn)化，使得Arg、Asp比例減小，而Gly的比例增加.氨基酸組成特征可以用來指示有機(jī)質(zhì)在湖泊生態(tài)系統(tǒng)中的降解程度[13,34]. Dauwe等[13]在研究有機(jī)質(zhì)降解過程中表明單個(gè)氨基酸含量隨著降解程度的變化而發(fā)生變化，如Leu、Ile、Phe、Tyr、Glu含量隨有機(jī)質(zhì)新鮮度減小而下降，與之相反，Gly、Ser、Thr的含量則隨之增加.與沉積物樣品相比，植物樣品中的Leu、Phe、Tyr、Glu含量相對(duì)較大，而Gly、Ser卻相反.這可能表明植物是沉積物中有機(jī)質(zhì)和氨基酸的重要來源之一.植物來源的有機(jī)質(zhì)和氨基酸輸入湖泊沉積物后，在微生物等作用下新鮮程度減小，降解程度增加.

與太湖水體中氨基酸組成特征[21]的比較，表明植物來源的His、Ile、Ser、Glu的比例與水體中的較相似(圖4).對(duì)植物和水體氨基酸比例進(jìn)行異常值檢驗(yàn)，表明二者的Lys比例差異較大，其余氨基酸比例沒有顯著相關(guān)性(P>0.05).同時(shí)，東太湖水體中Ser/(Ser+Ala+Lys)值的變化范圍可達(dá)4.3%～31.1%，平均值為16.2%，且不同點(diǎn)位水體差別較大.這表明太湖周邊河流氨基酸類營養(yǎng)鹽的輸入[35]和湖泊水體中氨基酸本身較易降解和轉(zhuǎn)化[20]導(dǎo)致了植物和水體中氨基酸組成特征的差異.

綜合比較表明植物來源的有機(jī)質(zhì)和氨基酸是湖泊沉積物中有機(jī)質(zhì)和氨基酸的重要來源，這些有機(jī)質(zhì)在微生物等作用下參與湖泊中營養(yǎng)物質(zhì)的生物地球循環(huán)，尤其是植物來源有機(jī)質(zhì)中總可水解氨基酸可能對(duì)湖泊中氮生物地球化學(xué)循環(huán)具有重要的作用[36].

圖4 東太湖植物、沉積物[22]和水體[21]中各氨基酸在THAAs中的相對(duì)比例(引用數(shù)據(jù)中Met與Val合并，本圖中表示為Met+Val)Fig.4 Differences of AA/THAAs in sediment, water and typical plants in East Lake Taihu

3 結(jié)論

太湖典型植物體中的氨基酸含量變化依次為沉水植物、浮葉植物>挺水植物>陸生植物，其中東太湖植物樣品中的氨基酸含量大于貢湖中的植物樣品.其中，天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、丙氨酸、賴氨酸的摩爾百分比占到總量的50%以上，是THAAs主要組成部分.植物氨基酸中碳元素占到總碳的5.1%～19.2%，而植物氨基酸中氮元素是總氮的主要組成部分，占總氮的30.7%～94.7%，是太湖內(nèi)源氮營養(yǎng)元素的主要來源.太湖生態(tài)系統(tǒng)中廣泛分布的典型植物來源的有機(jī)質(zhì)和氨基酸是沉積物中有機(jī)質(zhì)和氨基酸的重要內(nèi)源輸入.

[1] 何 俊,谷孝鴻,劉國鋒.東太湖水生植物及其與環(huán)境的相互作用.湖泊科學(xué),2008,20(6):790-795.

[2] 李冬林,王 磊,丁晶晶等.水生植物的生態(tài)功能和資源應(yīng)用.濕地科學(xué),2011,9(3):290-296.

[3] 2008年太湖健康狀況報(bào)告.水利部太湖流域管理局,2008.

[4] 楊清心.東太湖水生植被的生態(tài)功能及調(diào)節(jié)機(jī)制.湖泊科學(xué),1998,10(1):67-72.

[5] 顏昌宙,許秋瑾,趙景柱等.五里湖生態(tài)重建影響因素及其對(duì)策探討.環(huán)境科學(xué)研究,2004,17(3):44-47.

[6] Davis J, Kaiser K, Benner R. Amino acid and amino sugar yields and compositions as indicators of dissolved organic matter diagenesis.OrganicGeochemistry, 2009,40(3):343-352.

[7] 李文朝.東太湖水生植物的促淤效應(yīng)與磷的沉積.環(huán)境科學(xué),1997,18(3):9-12.

[8] 王華靜,吳良?xì)g,陶勤南.高等植物氨基酸生物效應(yīng)的研究進(jìn)展.土壤通報(bào),2004,34(5):469-472.

[9] 吳豐昌,王立英,黎 文等.天然有機(jī)質(zhì)及其在地表環(huán)境中的重要性.湖泊科學(xué),2008,20(1):1-12.

[10] Wu FC, Mills RB, Evans RDetal. Kinetics of metal-fulvic acid complexation using a stopped-flow technique and three-dimensional excitation emission fluorescence spectrophotometer.AnalyticalChemistry, 2004,76(1):110-113.

[11] Wu FC, Cai YR, Evans Detal. Complexation between Hg(II) and dissolved organic matter in stream waters: an application of fluorescence spectroscopy.Biogeochemistry, 2004,71(3):339-351.

[12] 吳豐昌,金相燦,張潤宇等.論有機(jī)氮磷在湖泊水環(huán)境中的作用和重要性.湖泊科學(xué),2010,22(1):1-7.

[13] Dauwe B, Middelburg JJ. Amino acids andhexosamines as indicators of organic matter degradation state in North Sea sediments.LimnologyandOceanography, 1998,43(5):782-798.

[14] Davis J, Benner R. Seasonal trends in the abundance, composition and bioavailability of particulate and dissolved organic matter in the Chukchi/Beaufort Seas and western Canada Basin.DeepSeaResearchPartII:TopicalStudiesinOceanography, 2005,52(24):3396-3410.

[15] Kaiser K, Benner R. Biochemical composition and size distribution of organic matter at the Pacific and Atlantic time-series stations.MarineChemistry, 2009,113(1):63-77.

[16] Kaiser K, Benner R. Major bacterial contribution to the ocean reservoir of detrital organic carbon and nitrogen.LimnologyandOceanography, 2008,53(1):99.

[17] Dittmar T, Fitznar HP, Kattner G. Origin and biogeochemical cycling of organic nitrogen in the eastern Arctic Ocean as evident from D- and L-amino acids.GeochimicaetCosmochimicaActa, 2001,65(22):4103-4114.

[18] Tremblay L, Benner R. Organic matter diagenesis and bacterial contributions to detrital carbon and nitrogen in the Amazon River system.LimnologyandOceanography, 2009,54(3):681-691.

[20] 姚 昕,朱廣偉,秦伯強(qiáng).太湖北部水體溶解性氨基酸分布特征及其環(huán)境意義.中國環(huán)境科學(xué),2010,30(10):1402-1407.

[21] 姚 昕,朱廣偉,高 光等.太湖水體溶解性氨基酸的空間分布特征.生態(tài)學(xué)報(bào),2013,33(18):5402-5407.

[22] Yao X, Zhu G, Cai Letal. Geochemical characteristics of amino acids in sediment of Lake Taihu, a large, shallow, eutropic freshwater Lake of China.AquaticGeochemistry, 2012,18(3):263-280.

[23] 張貴龍,趙建寧,劉紅梅等.不同水生植物對(duì)富營養(yǎng)化水體無機(jī)氮吸收動(dòng)力學(xué)特征.湖泊科學(xué),2013,25(2):221-226.

[24] 蘇睿麗.沉水植物光合作用的特點(diǎn)與研究進(jìn)展.植物學(xué)通報(bào),2005,22(增刊):128-138.

[25] 武維華.植物生理學(xué).北京:科學(xué)出版社,2008:96-112.

[26] 雷澤湘,徐德蘭,謝貽發(fā)等.太湖水生植物氮磷與湖水和沉積物氮磷含量的關(guān)系.植物生態(tài)學(xué)報(bào),2008,32(2):402-407.

[27] 太湖健康報(bào)告.水利部太湖流域管理局,2011.

[28] 楊柳燕,張 奕,肖 琳等.固體發(fā)酵提高水生植物發(fā)酵產(chǎn)物蛋白含量的研究.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2007,27(1):35-39.

[29] Cowie GL, Hedges JI. Sources and reactivities of amino acids in a coastal marine environment.LimnologyandOceanography, 1992,37(4):703-724.

[30] Hecky R, Mopper K, Kilham Petal. The amino acid and sugar composition of diatom cell-walls.MarineBiology, 1973,19(4):323-331.

[31] 王金權(quán),劉金玲.太湖沉積物中氨基酸及其有機(jī)質(zhì)的垂直分布與古生態(tài)意義.微體古生物學(xué)報(bào),1994,11(2):249-257.

[32] Qin B, Xu P, Wu Qetal. Environmental issues of lake Taihu, China.Hydrobiologia, 2007,581(1):3-14.

[33] Meyers PA, Teranes JL. Sediment organic matter. Tracking Environmental change using lake sediments: Physical and geochemical methods. Dordrecht: Springer Netherlands, 2002:239-269.

[34] 陳建芳,張海生,金海燕等.北極陸架沉積碳埋藏及其在全球碳循環(huán)中的作用.極地研究,2004,16(3):193-201.

[35] 陳小鋒,揣小明,曾 巾等.太湖氮素出入湖通量與自凈能力研究.環(huán)境科學(xué),2012,33(7):2309-2314.

[36] 李文朝.東太湖沉積物中氮的積累與水生植物沉積.中國環(huán)境科學(xué),1997,17(5):418-421.

Characteristics and influence to overlying water of amino acids from typical plants distributed in Lake Taihu, China

LIU Dan1, BAI Huahua2,4, ZHU Yuanrong2, LIN Ying3& WU Fengchang1,2

(1：CollegeofEnvironment,HohaiUniversity,Nanjing210098,P.R.China)(2：StateKeyLaboratoryofEnvironmentalCriteriaandRiskAssessment,ChineseResearchAcademyofEnvironmentalSciences,Beijing100012,P.R.China)(3：AppraisalCenterforEnvironment&EngineeringMinistryofEnvironmentalProtection,Beijing100012,P.R.China)(4：BeijingMunicipalResearchInstituteofEnvironmentalProtection,Beijing100037,P.R.China)

The concentrations of total hydrolyzable amino acids(THAAs) were investigated in 8 kinds of typical plants of both East Lake Taihu and Gonghu Bay, in order to find the links and differences of composition of THAAs in the typical plants, sediments and water as well as the composition of THAAs in different typical plants of Lake Taihu. The form and composition of 15 kinds of THAAs in 18 samples were analyzed by o-phthalaldehyde pre-column derivatization-RP-HPLC. The average concentration of THAAs in typical plants of East Lake Taihu was 861.6±182.96μmol/g. The average concentration in typical plants of Gonghu Bay was 700.0±232.3μmol/g. The comparison of the concentrations of THAAs in different kinds of plants showed submerged macrophytes and floating-leaved macrophytes had the highest concentration of THAAs, followed by emerged macrophytes and terrestrial plants. The dominating amino acids were Asparagine, Glutamic acid, Arginine, Alanine and Lysine, which accounted for more than 50% of concentration of THAAs. About 30.7%-94.7% of the N in plants were from THAAs, which was an important source of N in plants. Meanwhile, in comparison with the composition of THAAs in sediments and water in Lake Taihu, the typical plants generally aligned with sediments but different from the water. It showed that THAAs in plant may be an important source of the THAAS in sediments.

Lake Taihu; typical plants; amino acids

*國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41130743)資助. 2014-03-10收稿；2014-05-19收修改稿.劉丹(1989～)，女，碩士；E-mail：liudanld0621@163.com.

**通信作者；E-mail:wufengchang@vip.skleg.cn.