氮補(bǔ)充對(duì)氮饑餓銅綠微囊藻生長(zhǎng)的影響

張達(dá)娟 張樹(shù)林 王澤斌 李鵬英

摘要：【目的】探討氮缺乏及氮補(bǔ)充對(duì)銅綠微囊藻細(xì)胞密度、光合色素和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響，為揭示水華暴發(fā)機(jī)制及其影響因素提供參考依據(jù)。【方法】使用BG-11全培養(yǎng)基（對(duì)照組）和無(wú)氮BG-11培養(yǎng)基（處理組）分別培養(yǎng)銅綠微囊藻7 d后，再轉(zhuǎn)移至BG-11全培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)，于不同培養(yǎng)時(shí)期測(cè)定銅綠微囊藻密度、光合色素含量及葉綠素?zé)晒鈪?shù)等指標(biāo)，觀察其變化規(guī)律?！窘Y(jié)果】氮饑餓處理銅綠微囊藻7 d后，處理組藻密度（2.10×107 cell/mL）極顯著低于對(duì)照組（3.11×107 cell/mL）（P<0.01，下同），氮補(bǔ)充144 h后，處理組的藻細(xì)胞密度為3.35×107 cell/mL，仍極顯著低于對(duì)照組（4.32×107 cell/mL）;氮缺乏會(huì)極顯著或顯著（P<0.05）抑制銅綠微囊藻葉綠素a、類(lèi)胡蘿卜素和藻膽蛋白的合成，但抑制作用隨氮補(bǔ)充時(shí)間的延長(zhǎng)而降低;氮饑餓處理后，處理組銅綠微囊藻可溶性蛋白含量較對(duì)照組減少64.50 μg/L，氮補(bǔ)充144 h后二者相差44.10 μg/L，但差異不顯著（P>0.05）;氮饑餓處理后再恢復(fù)氮補(bǔ)充對(duì)銅綠微囊藻光合作用速率有明顯促進(jìn)作用，尤其是Fv/Fm在氮補(bǔ)充12 h后開(kāi)始逐漸提高，至144 h后極顯著高于對(duì)照組。【結(jié)論】氮缺乏會(huì)抑制銅綠微囊藻的分裂增殖及正常代謝過(guò)程，但這種抑制作用隨著氮補(bǔ)充時(shí)間的延長(zhǎng)而減弱;在氮補(bǔ)充后，銅綠微囊藻葉綠素a、類(lèi)胡蘿卜素和藻膽蛋白的含量雖然呈升高趨勢(shì)，但很難恢復(fù)至正常水平。Fv/Fm等葉綠素?zé)晒鈪?shù)對(duì)氮營(yíng)養(yǎng)鹽缺乏后再補(bǔ)充具有良好的響應(yīng)作用，可作為營(yíng)養(yǎng)鹽監(jiān)測(cè)的指示指標(biāo)。

關(guān)鍵詞： 銅綠微囊藻;氮饑餓;氮補(bǔ)充;光合色素;可溶性蛋白;葉綠素?zé)晒鈪?shù)

中圖分類(lèi)號(hào)： S663.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? &nbsp; ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：2095-1191（2019）11-2592-07

Effects of nitrogen recovery on the growth of nitrogen

starved Microcystis aeruginosa

ZHANG Da-juan， ZHANG Shu-lin*， WANG Ze-bin， LI Peng-ying

（Tianjin Key Laboratory of Aqua-Ecology and Aquaculture/College of Fisheries， Tianjin Agricultural University，

Tianjin? 300384， China）

Abstract：【Objective】In the present study， effects of nitrogen recovery on cell density， photosynthetic pigments content and chlorophyll fluorescence parameters of Microcystis aeruginosa after nitrogen starved were studied to provide reference for the mechanism of Microcysis blooms outbreaks and its influencing factors. 【Method】Using BG-11 medium（control group） and nitrogen-free BG-11 medium（treatment group） cultured M. aeruginosa for 7 d， then transferred to BG-11 medium， measured the cell density， photosynthetic pigments content and chlorophyll fluorescence parameters in different times. 【Result】After nitrogen starved 7 d， the cell density of M. aeruginosa in the treatment group（2.10×107 cell/mL） was extremely lower than that in the control group（3.11×107 cell/mL）（P<0.01，the same below）， after nitrogen recovered 144 h， its cell density of treatment groups was 3.35×107 cell/mL， still extremely lower than the control groups（4.32×107 cell/mL）. Nitrogen starvation could inhibit the synthetize of chl-a， carotenoid and phycobiliprotein， the difference reduced with the time of nitrogen recovery. The soluble protein content was 64.50 μg/L lower than that in the control groups because of nitrogen starvation， it was still 44.10 μg/L lower than that after recovery，but the difference was not significant（P>0.05）. The recovery of nitrogen could accelerate the photosynthesis rate of M. aeruginosa significantly， especially the Fv/Fm responded to nitrogen recovery in 12 h obviously， and was extremely higher than control group after 144 h. 【Conclusion】Nitrogen starved can inhibit the cleavage， proliferation and metabolize， however， the inhibition reduces with the nitrogen recovery time. After nitrogen recovery， the contents of chl-a， carotenoid and phycobiliprotein increase， but cannot reach the normal levels. Fv/Fm respond to the nutrient deficiency and recovery sensitively， soit can be used as indicator of the nutrient monitors.

Key words： Microcystis aeruginosa; nitrogen starvation; nitrogen recovery; pigment; soluble protein; chlorophyll fluorescence parameters

0 引言

【研究意義】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及工業(yè)化進(jìn)程的飛速前進(jìn)，大量氮、磷等營(yíng)養(yǎng)性污染物質(zhì)的排放致使我國(guó)江河、湖泊及沿海海域水體中的氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽含量不斷升高，富營(yíng)養(yǎng)化程度不斷加重。淡水生態(tài)環(huán)境的格局由草型轉(zhuǎn)變?yōu)樵逍?，而藻的種類(lèi)組成由硅藻為主轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)藻為主，水華頻發(fā)（顧崗，1996），且發(fā)生的時(shí)間和范圍不斷擴(kuò)大，已引起社會(huì)各界的普遍關(guān)注（孔繁翔和高光，2005;Schindler，2006）。在藍(lán)藻水華中以銅綠微囊藻（Microcystis aeruginosa）最常見(jiàn)，其隸屬于藍(lán)藻門(mén)（Cyanophyta）色球藻科（Chroococcaceae）微囊藻屬（Microcystis）。銅綠微囊藻外有一層膠被，不能被養(yǎng)殖對(duì)象消化吸收，同時(shí)蛋白含量較高，藻體死亡后可分解產(chǎn)生羥胺和硫化氫等物質(zhì)，進(jìn)而影響水質(zhì)及養(yǎng)殖對(duì)象（姜小玉等，2019）。微囊藻大量繁殖時(shí)水體pH急劇升高，致使養(yǎng)殖對(duì)象體內(nèi)硫胺酶活性增加，導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)失調(diào)或痙攣，尤其大量暴發(fā)時(shí)可造成水體變色、散發(fā)異味并產(chǎn)生有害氣體及釋放藻毒素，嚴(yán)重威脅養(yǎng)殖對(duì)象及其他水生生態(tài)功能的正常發(fā)揮，甚至影響人類(lèi)健康（Codd，2000）。因此，研究微囊藻水華發(fā)生與環(huán)境因子間的關(guān)系，對(duì)深入了解微囊藻暴發(fā)機(jī)制及進(jìn)行有效防控具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】微囊藻水華發(fā)生不僅與氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽初始濃度有關(guān)，還與其缺失和補(bǔ)充有關(guān)。已有研究結(jié)果表明，在較高的總氮/總磷比條件下，水體會(huì)形成藍(lán)藻水華;較低的總氮/總磷比不是藍(lán)藻水華形成的條件，而是水華產(chǎn)生的結(jié)果（Xie et al.，2003）?？追毕璧龋?010）研究認(rèn)為，伴隨著水體的富營(yíng)養(yǎng)化，尤其是磷濃度的增加，通常會(huì)導(dǎo)致水體中浮游植物的群落組成向可形成水華的藍(lán)藻演替，且當(dāng)水體中總氮/總磷比小于29時(shí)，水華藍(lán)藻會(huì)占優(yōu)勢(shì)，為水華的暴發(fā)提供條件。在自然水體中，因廢水排放、降雨及底泥營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放等，氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽在水體中的含量時(shí)刻都在發(fā)生變化。微囊藻水華的發(fā)生受化學(xué)、物理和生物因素等的綜合影響?？追毕璧龋?010）提出在四季分明、擾動(dòng)劇烈的富營(yíng)養(yǎng)化水體中，藍(lán)藻的生長(zhǎng)與水華的形成分休眠、復(fù)蘇、生物量增長(zhǎng)、上浮及聚集4個(gè)階段，每個(gè)階段中藍(lán)藻的生理特性及主導(dǎo)環(huán)境因子均有所不同。在冬季，水華藍(lán)藻的休眠主要受低溫及光照強(qiáng)度影響;春季的復(fù)蘇過(guò)程主要受水底表面溫度和溶解氧控制，而光合作用和細(xì)胞分裂所需要的物質(zhì)與能量決定了水華藍(lán)藻在春季和夏季的生長(zhǎng)狀況，一旦有合適的氣象與水文條件水華藍(lán)藻即大量暴發(fā)（陳衛(wèi)民等，2010;孔繁翔等，2010）。室內(nèi)研究表明，氮、磷起始濃度與微囊藻生長(zhǎng)速率和生物量間呈顯著正相關(guān)，但當(dāng)?shù)蛄讍我粻I(yíng)養(yǎng)鹽處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，另一種營(yíng)養(yǎng)鹽濃度降低，微囊藻仍能保持較高的生長(zhǎng)速率，且明顯高于綠藻的生長(zhǎng)速率（孫凱峰等，2017）;當(dāng)?shù)?、磷維持在一定濃度范圍內(nèi)時(shí)，藍(lán)藻生長(zhǎng)速率隨氮/磷比的降低而升高（周健等，2014;雷鵬和孫成渤，2015）?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】上述學(xué)者大多將研究重點(diǎn)集中在微囊藻水華的形成機(jī)制和不同氮磷濃度及比例對(duì)微囊藻生長(zhǎng)特性的影響，而有關(guān)短期營(yíng)養(yǎng)鹽限制解除后藻類(lèi)響應(yīng)方面的研究鮮有報(bào)道。李杰等（2008）研究表明，氮磷饑餓可以顯著影響銅綠微囊藻的生長(zhǎng)，主要表現(xiàn)為葉綠素a含量顯著下降，超氧化物歧化酶（SOD）和過(guò)氧化氫酶（CAT）活性顯著上升。在營(yíng)養(yǎng)鹽得到補(bǔ)充后，微囊藻能快速生長(zhǎng)，氮饑餓的藻細(xì)胞生長(zhǎng)周期變短，磷饑餓的藻細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)鹽補(bǔ)充后固碳能力和光合作用相關(guān)基因的表達(dá)會(huì)有所提升，但難以恢復(fù)至未經(jīng)饑餓的藻細(xì)胞水平，且關(guān)于銅綠微囊藻在經(jīng)受氮磷饑餓后其光合作用水平、葉綠素含量及可溶性蛋白等恢復(fù)情況尚未得到深入研究。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以銅綠微囊藻為研究對(duì)象，在實(shí)驗(yàn)室條件下模擬氮缺乏后大量補(bǔ)充對(duì)其生長(zhǎng)和主要代謝產(chǎn)物的影響，為揭示水華暴發(fā)機(jī)制及其影響因素提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

銅綠微囊藻（M. aerμginosa 905）由中科院水生生物研究所淡水藻種庫(kù)提供，采用BG-11培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)，溫度27 ℃，光暗比12 h∶12 h，光照強(qiáng)度38 μmol/（m2·s）。

1. 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究設(shè)1個(gè)對(duì)照組和1個(gè)處理組，對(duì)照組使用BG-11全培養(yǎng)基，處理組使用不含氮的BG-11培養(yǎng)基，每組設(shè)3個(gè)平行。開(kāi)始培養(yǎng)時(shí)，銅綠微囊藻的初始濃度均為2.00×107 cell/mL，氮饑餓處理7 d后，將對(duì)照組和處理組中的銅綠微囊藻分別轉(zhuǎn)接至正常的BG-11全培養(yǎng)基中，分別于轉(zhuǎn)接后的第0、12、24、48、72、96、120和144 h取樣，測(cè)定相應(yīng)指標(biāo)。

1. 3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1. 3. 1 銅綠微囊藻密度測(cè)定 用血球計(jì)數(shù)板對(duì)銅綠微囊藻進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù)，每個(gè)平行樣品均重復(fù)計(jì)數(shù)3次，取其平均值。

1. 3. 2 葉綠素a和類(lèi)胡蘿卜素含量測(cè)定 參照王曼（2013）、戴立洲等（2015）的方法：取10.0 mL藻液4500 r/min離心10 min，棄上清液，向藻泥中加入等體積95%乙醇，混勻后4 ℃下提取8 h，4500 r/min離心10 min，取上清液，分別在665、649和470 nm處測(cè)定吸光值并記錄。

Chla=13.7×OD665-5.76×OD649

A=（1000×OD470-2.05×Chla）/245

式中，Chla為葉綠素a濃度（μg/mL），A為類(lèi)胡蘿卜素濃度（μg/mL）。

1. 3. 3 藻膽蛋白含量測(cè)定 參照李小路等（2008）的方法：取5.0 mL藻液4500 r/min離心10 min，棄上清液，向藻泥中加入5.0 mL磷酸緩沖液（0.05 moL/L，pH 7.0），混勻后用錫紙將樣品包好，避光放入超低溫冰箱（-80 ℃），8 h后取出室溫解凍，反復(fù)凍溶4次，4500 r/min離心10 min;取上清液，分別在650、620和565 nm處測(cè)定吸光值并記錄。

根據(jù)以下公式計(jì)算藻藍(lán)蛋白（PC）、別藻藍(lán)蛋白（APC）和藻紅蛋白（PE）的含量（mg/L）及相對(duì)含量：

PC=（OD620-0.7×OD650）/7.38

APC=（OD650-0.19×OD620）/5.65

PE=（OD565-2.8×PC-1.34×APC）/1.27

1. 3. 4 可溶性蛋白測(cè)定

1. 3. 4. 1 蛋白標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作 準(zhǔn)確稱(chēng)取100.0 mg牛血清蛋白溶于少量無(wú)菌水中，并定容至100.0 mL容量瓶中，配制成1000 μg/mL的母液，再稀釋制成不同濃度的蛋白標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別吸取不同濃度的蛋白標(biāo)準(zhǔn)溶液0.5 mL于20.0 mL的比色管中，加入5.0 mL考馬斯亮藍(lán)G-250蛋白試劑，渦旋混勻，反應(yīng)2 min后在1 cm光徑、595 nm波長(zhǎng)處測(cè)定溶液吸光值，然后以蛋白含量為橫坐標(biāo)、吸光值為縱坐標(biāo)繪制蛋白標(biāo)準(zhǔn)曲線（圖1）。

1. 3. 4. 2 可溶性蛋白提取與測(cè)定 參考孫穎穎等（2010）、谷兵等（2017）的方法：取10.0 mL藻液，4500 r/min離心10 min，棄上清液，將藻泥分別用無(wú)菌水和磷酸鹽緩沖液（10 mmol/L、pH 6.8）沖洗藻泥1次，再用400 μL磷酸緩沖液將藻泥轉(zhuǎn)入2.0 mL離心管并放入冰盒，以勻漿儀破碎藻細(xì)胞（4.0 M/S，MP：24×2，TIME 10，破碎10 s停頓5 min，重復(fù)4次），破碎液4500 r/min離心10 min，收集的上清液即為可溶性蛋白粗提取物。吸取0.5 mL蛋白粗提取物置于20.0 mL比色管中，加入5.0 mL考馬斯亮藍(lán)G-250蛋白試劑，渦旋混勻，反應(yīng)2 min后在1 cm光徑、595 nm波長(zhǎng)處測(cè)定溶液的吸光值并記錄，然后根據(jù)可溶性蛋白標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算銅綠微囊藻的可溶性蛋白含量。

1. 3. 5 葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定 參考張媛媛等（2015）的方法，檢測(cè)所得的指標(biāo)根據(jù)葉綠素?zé)晒饣A(chǔ)參數(shù)（Fo、Fm、Fs和Fm'）可得到最大電子傳遞速率（ETRmax），并計(jì)算最大光能轉(zhuǎn)化效率（Fv/Fm）、實(shí)際光能轉(zhuǎn)化效率（ΦPSⅡ）及有效光能轉(zhuǎn)化效率（Yield'）。計(jì)算公式：

Fv/Fm=（Fm-Fo）/Fm

ΦPSⅡ=（Fm'-Fs）/Fm'

F'v=Fm'-Fo'

Yield'=Fv'/Fm'

Fo'=1/（1/Fo-1/Fm+1/Fm'）

1. 4 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 19.0中的獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 氮補(bǔ)充對(duì)氮饑餓銅綠微囊藻生長(zhǎng)的影響

氮補(bǔ)充后銅綠微囊藻的生長(zhǎng)趨勢(shì)與對(duì)照組基本一致（圖2），氮饑餓7 d后，銅綠微囊藻的平均密度為2.10×107 cell/mL，極顯著低于對(duì)照組（3.11×107 cell/mL）（P<0.01，下同）;隨著氮的補(bǔ)充，兩組藻細(xì)胞密度明顯升高，至144 h時(shí)，對(duì)照組的平均密度為4.32×107 cell/mL，處理組的平均密度為3.35×107 cell/mL，兩組間依然存在極顯著差異，經(jīng)饑餓處理的微囊藻生長(zhǎng)很難恢復(fù)至未處理前的水平。

2. 2 氮補(bǔ)充對(duì)氮饑餓銅綠微囊藻色素含量的影響

2. 2. 1 氮補(bǔ)充對(duì)氮饑餓銅綠微囊藻葉綠素a和類(lèi)胡蘿卜素含量的影響 銅綠微囊藻葉綠素a含量的變化情況見(jiàn)圖3。氮饑餓7 d后，對(duì)照組銅綠微囊藻葉綠素a含量（5.41 μg/mL）極顯著高于處理組（3.29 μg/mL），且這種極顯著差異一直持續(xù)至培養(yǎng)結(jié)束。經(jīng)氮饑餓后，對(duì)照組與處理組間的銅綠微囊藻類(lèi)胡蘿卜素含量存在顯著差異（P<0.05，下同）;隨著氮的補(bǔ)充，二者間的類(lèi)胡蘿卜素含量差距逐漸縮小，但至培養(yǎng)結(jié)束時(shí)二者間仍存在極顯著差異（圖4）。

2. 2. 2 氮補(bǔ)充對(duì)氮饑餓銅綠微囊藻藻膽蛋白含量的影響 氮補(bǔ)充后銅綠微囊PC、APC和PE的含量變化趨勢(shì)基本一致（圖5～圖7）。氮饑餓7 d后，處理組銅綠微囊藻PC、APC和PE的含量均顯著或極顯著低于對(duì)照組;隨著氮的補(bǔ)充，處理組3種藻膽蛋白的含量均有所提高，至培養(yǎng)結(jié)束時(shí)PC和PE含量顯著低于未經(jīng)氮饑餓的對(duì)照組，而APC含量與對(duì)照組無(wú)顯著差異（P>0.05，下同）。

2. 3 氮補(bǔ)充對(duì)氮饑餓銅綠微囊藻可溶性蛋白的影響

氮饑餓7 d后，對(duì)照組銅綠微囊藻可溶性蛋白的平均含量為146.39 μg/L，處理組為81.89 μg/L，二者間存在極顯著差異（圖8）;隨著氮的補(bǔ)充，處理組銅綠微囊藻可溶性蛋白含量明顯增加，至培養(yǎng)結(jié)束時(shí)，對(duì)照組銅綠微囊藻可溶性蛋白平均含量為206.49 μg/L，處理組為162.39 μg/L，二者間差異不顯著。

2. 4 氮補(bǔ)充對(duì)氮饑餓銅綠微囊藻葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

氮饑餓7 d后，處理組銅綠微囊藻的Fv/Fm為0.1999，極顯著低于對(duì)照組（圖9）;在氮補(bǔ)充12 h后，對(duì)照組Fv/Fm處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的變化趨勢(shì)，處理組則開(kāi)始逐漸提高，至培養(yǎng)結(jié)束時(shí)，處理組Fv/Fm提升至0.4328，極顯著高于對(duì)照組（0.3618）。

銅綠微囊藻在經(jīng)過(guò)氮饑餓7 d后，其ΦPSⅡ?yàn)?.3500（圖10），極顯著低于對(duì)照組;隨著氮補(bǔ)充時(shí)間的延長(zhǎng)，從培養(yǎng)48 h至結(jié)束時(shí)，處理組銅綠微囊藻的ΦPSⅡ逐漸升高至0.4367，高于對(duì)照組（0.4067）但差異不顯著。

銅綠微囊藻Yield'的變化趨勢(shì)如圖11所示。氮補(bǔ)充后，對(duì)照組銅綠微囊藻的Yield'處于穩(wěn)定狀態(tài)，處理組的Yield'隨補(bǔ)充時(shí)間的延長(zhǎng)而上升后趨于穩(wěn)定，至培養(yǎng)結(jié)束時(shí)銅綠微囊藻Yield'為0.4623，極顯著高于對(duì)照組。

氮補(bǔ)充后，對(duì)照組銅綠微囊藻的ETRmax變化不明顯，處理組的ETRmax則呈逐漸上升趨勢(shì)，至培養(yǎng)結(jié)束時(shí)上升至30，與對(duì)照組（28）間無(wú)顯著差異（圖12）。

3 討論

水華藍(lán)藻對(duì)氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽缺乏的耐受能力對(duì)其種群的生長(zhǎng)與繁殖具有重要意義，耐受能力較強(qiáng)的種類(lèi)能在復(fù)雜的營(yíng)養(yǎng)條件下維持一定規(guī)模，且可在適宜的環(huán)境條件下迅速發(fā)展成優(yōu)勢(shì)種類(lèi)。氮缺乏對(duì)銅綠微囊藻的生長(zhǎng)具有一定抑制作用，氮饑餓處理7 d后，對(duì)照組藻細(xì)胞密度是處理組的1.5倍，說(shuō)明氮缺乏能有效抑制銅綠微囊藻的生長(zhǎng)。氮缺乏時(shí)，銅綠微囊藻蛋白合成停止，使得微藻細(xì)胞分裂減緩，導(dǎo)致生長(zhǎng)速率下降甚至停止細(xì)胞分裂（曾玲等，2011）。不同藻類(lèi)對(duì)氮、磷的耐受能力具有高度種類(lèi)特異性，銅綠微囊藻對(duì)氮缺乏的耐受力遠(yuǎn)低于斜生柵藻（S. obliquus），但對(duì)磷的耐受力較高（許海等，2014），也是其易形成水華的原因之一。一般認(rèn)為，微藻生長(zhǎng)適宜的氮/磷比為16∶1，超過(guò)或低于該比值，被認(rèn)為存在磷或氮限制。當(dāng)存在磷限制時(shí)，因銅綠微囊藻耐受力強(qiáng)而具有更高的競(jìng)爭(zhēng)力。Smith（1986）研究認(rèn)為當(dāng)藍(lán)藻水華發(fā)生時(shí)，氮/磷比不會(huì)超過(guò)29∶1，即藍(lán)藻成為優(yōu)勢(shì)種的臨界值，但隨著更多學(xué)者的深入研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)?磷比高于29∶1時(shí)，微囊藻仍能維持優(yōu)勢(shì)地位（Xie et al.，2003;Amano et al.，2010）。

氮營(yíng)養(yǎng)鹽缺乏后再供給，可使微囊藻生長(zhǎng)有一定恢復(fù)，但與對(duì)照組相比仍有差異。在相同的磷濃度下，按比例降低氮濃度，水華微囊藻（M. flosa-quae）1028藻種群體大小、比例及生長(zhǎng)速率均呈明顯的降低趨勢(shì)，但隨氮濃度的增加其生長(zhǎng)速率呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì)（許慧萍，2014）。王璐瑤等（2012）研究表明，氮限制與氮饑餓嚴(yán)重影響了金色奧杜藻（Odontella aurita）的色素合成，致使葉綠素合成受到抑制。在本研究中，銅綠微囊藻色素也受到氮缺乏的顯著抑制，但隨著氮的補(bǔ)充而得到緩解，合成量明顯提高。究其原因主要是在氮限制條件下，類(lèi)囊體膜上捕光色素蛋白復(fù)合物和反應(yīng)中心復(fù)合體受到一定損傷或部分降解，導(dǎo)致其轉(zhuǎn)能效率降低（梁英等，2006）。

葉綠素?zé)晒鈪?shù)是用于描述植物光合作用機(jī)理和光合生理狀況的變量或常數(shù)值，也是研究光合作用的有效探針，其中，F(xiàn)v/Fm可反映植物體進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)的最大潛力，對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽變化十分敏感。Kolber等（1988）研究認(rèn)為，營(yíng)養(yǎng)鹽充足時(shí)，F(xiàn)v/Fm最大值為0.65，與微藻種類(lèi)無(wú)關(guān)。一般認(rèn)為，在實(shí)驗(yàn)室條件下培養(yǎng)，浮游植物的Fv/Fm很難達(dá)到該水平。在本研究中，氮補(bǔ)充后處理組銅綠微囊藻各葉綠素?zé)晒鈪?shù)均高于對(duì)照組，表明其光合速率較高。王昭玉（2013）在缺氮條件下培養(yǎng)7種微藻，8 d后發(fā)現(xiàn)Fv/Fm均呈下降趨勢(shì)，補(bǔ)充氮源后，不同微藻的Fv/Fm迅速上升，并在一定時(shí)間后恢復(fù)到營(yíng)養(yǎng)鹽充足時(shí)的水平，本研究也得出相似結(jié)論。大量研究表明，氮限制時(shí)，隨氮濃度的降低，F(xiàn)v/Fm下降幅度逐漸增大，重新添補(bǔ)氮源后，F(xiàn)v/Fm開(kāi)始恢復(fù)，24 h后可恢復(fù)至原來(lái)水平（Steglich et al.，2001;Young and Beardall，2003;尹翠玲，2006）。這主要是因?yàn)榈厥堑鞍踪|(zhì)、葉綠素與光合作用有關(guān)的酶的必要組成成分，當(dāng)?shù)狈r(shí)，光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）吸收的光能大于需求光能，致使PSⅡ的活性反應(yīng)中心部分損壞，光能轉(zhuǎn)化效率和電子傳遞效率降低，從而導(dǎo)致Fv/Fm下降（Steglich et al.，2001;Geider et al.，2010）。ΦPSⅡ是光照條件下光合反應(yīng)中心的實(shí)際光化學(xué)量子產(chǎn)量，可用來(lái)衡量藻類(lèi)的實(shí)際光合效率，添加營(yíng)養(yǎng)鹽后ΦPSⅡ的升高表明光能轉(zhuǎn)化效率升高，可為暗反應(yīng)的光合碳同化積累更多能量，促進(jìn)碳同化的高效運(yùn)轉(zhuǎn)和有機(jī)物積累（尹翠玲，2006），與Fv/Fm的變化規(guī)律相吻合。

4 結(jié)論

氮缺乏會(huì)抑制銅綠微囊藻的分裂增殖及其正常代謝過(guò)程，但這種抑制作用隨著氮補(bǔ)充時(shí)間的延長(zhǎng)而減弱;在氮補(bǔ)充后，銅綠微囊藻葉綠素a、類(lèi)胡蘿卜素和藻膽蛋白的含量雖然呈升高趨勢(shì)，但很難恢復(fù)至正常水平。Fv/Fm等葉綠素?zé)晒鈪?shù)對(duì)氮營(yíng)養(yǎng)鹽缺乏后再補(bǔ)充具有良好的響應(yīng)作用，可作為營(yíng)養(yǎng)鹽監(jiān)測(cè)的指示指標(biāo)。

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（責(zé)任編輯 蘭宗寶）