论文总字数：16611字
目 录
1绪论 5
2 国内外研究进展 6
2.1 臭氧对植物生长及生理特性影响 6
2.2紫球藻的研究进展 6
3 实验材料及方法 6
3.1 研究内容 6
3.2 实验材料与方法 7
3.2.1 实验仪器 7
3.2.3 臭氧处理 7
3.3 实验方法 8
3.3.1藻密度的测定 8
3.3.2实验紫球藻的生长曲线 8
3.3.3紫球藻数量的确定 8
3.3.4叶绿素a含量测定 9
3.3.5藻红蛋白含量测定 9
3.3.6酶活性测定 9
4数据分析及结果 11
4.1 臭氧浓度的影响 11
4.2 pH的影响 12
4.3 臭氧胁迫对藻红蛋白的影响 13
4.4 臭氧胁迫对多糖的影响 14
4.5臭氧胁迫对抗氧化酶及丙二醛的影响 15
5结论与展望 17
参考文献 18
致谢.........................................................................22
臭氧对紫球藻生长及生理特性影响
梁天逸
，China
Abstract: The effects of ozone concentration, acid-base environment on the cell growth and the effect of ozone stress on the contents of cellulosic algae were studied. The effects of ozone stress on the cell metabolism of Porphyridium cruentum were studied. In addition, the changes of photosynthetic pigments and phycobiliprotein in algal pheromone were compared before and after ozone stress, and then the changes of membrane activity and membrane lipid peroxidation were discussed. The results showed that photosynthetic pigments were more sensitive to ozone stress, and ozone inhibited the growth of pheasant algae cells and the synthesis of chlorophyll a. Acidic conditions conducive to the occurrence of O3 decomposition reaction, PE, polysaccharides, EPA in the role of ozone prone to aging, decomposition, the performance of the corresponding reduction in the corresponding content of cell suspensions. Because the chemical composition of Porphyridium cruentum is very complex and diverse, it is difficult to determine the O3 oxidation in the process of killing algae, is a direct molecular oxidation or free radical reaction play a major role, the specific mechanism needs further study to prove.
Key words: Ozone ；Porphyridium cruentum； Growth and Physiological Characteristics
1绪论
臭氧(O3)是一种主要的光化学氧化剂。由汽车废气及石油、煤炭等燃烧排入大气的碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx )等一次污染物在阳光(紫外线)作用下 ,会发生光化学反应 , 生成氧化能力很强的二次污染物 , 包括臭氧、过氧乙酰硝酸酯和醛类等化学氧化剂。其中很大部分是 臭氧 ,约占 90 %以上。目前 ,臭氧已是分布很广泛的大气污染物 , 成为突出的环境污染问题 , 严重影响植物的生长发育。
紫球藻隶属于红藻门(Rhodophyta)原红藻纲(Proto-floridcophyceac)紫球藻目(Porphyridiales)紫球藻科(Porphyridiaceae)紫球藻属(Porphyridium)，是红藻门中目前唯一已培养利用的单细胞藻类[1]，分布广泛且抗盐性较强。
紫球藻细胞中含有大量的藻红蛋白（PE），不仅是天然的蛋白色素，还可以被当做荧光探针用于生物医学方面的研究及临床诊断。除此之外，利用紫球藻细胞内色素蛋白及其它色素的种类及含量的差异性在光学特征上的不同体现，可将其作为一种环境监测手段在水体中直接检测水华、赤潮[2]。
紫球藻多糖的胶体性能十分特别，故被广泛用于制备各种稳定剂，而且其抗病毒、降血脂、降胆固醇的作用十分显著，能有效减少癌症发病风险，在食品工业、医药等方面的经济应用价值较为突出[3]。
除此之外，紫球藻细胞中还含有大量的二十碳五烯酸（EPA），大约占细胞内多不饱和脂肪酸总量的26.7%[4]。其不仅在血脂质量、胆固醇等方面的改善、降低效果显著，还在抗炎、抗过敏方面有良好的表现，且对于心脑血管疾病的治疗和预防有重要意义[5]。从紫球藻中提取EPA，进而开发利用并大规模地投入生产，避免了传统工艺从深海鱼油制品中获取EPA的一些弊端。
近年来，随着汽车尾气的排放、化石燃料的燃烧及含氮化肥的使用，对流层臭氧污染问题日益严重。研究表明，近地面的高浓度臭氧会对水中藻类的生长产生较大影响，造成藻类光合作用速率的降低，并影响海洋生产力[6]。
我国在臭氧处理微藻方面已有大量的研究，但多是用臭氧处理后的海水培育微藻[7]或者把臭氧作为处理高藻原水、降解藻毒素的有效工艺手段[8]用于解决水质污染问题，并没有深入研究臭氧氧化胁迫对紫球藻生长的影响以及其抗氧化酶在细胞排毒方面的具体表现。本次选用的藻种紫球藻归类于紫球藻科、紫球藻属，淡水藻类植物。单细胞，细胞直径5-24μm，多数球形。呈血红色或暗紫红色，聚集形式常常是不规则的[9]。生殖方式为二分或四分裂繁殖。紫球藻外被一层薄胶膜，常在潮湿土壤及墙壁上形成红色或浅褐色的薄片。干时呈皮壳状。能在高达3.5 %-4.6 %含盐量的环境下正常生长，有较强的抗盐性[10]。广泛分布于世界各地。而这些恰恰对透彻了解臭氧本身作为环境污染物对海洋藻类的影响，从而进一步阐明其胁迫作用机制，探究培育高质饵料藻的新技术手段有重要的意义。
2 国内外研究进展
2.1 臭氧对植物生长及生理特性影响
随着城市化进程加速,近几十年全球范围内的对流层臭氧浓度持续增加,臭氧对植物的影响引起广泛关注。全球气候变化和极端气候常态化使得环境胁迫中的两个或两个以上因子的交互作用大大增加。 植物对臭氧的反应或敏感性取决于诸如叶片导度、叶片结构及生化解毒等很多方面[11]。臭氧对植物的影响受大气、土壤和光照条件的影响很大。理论上 ,土壤水分亏缺可降低植物的气孔导度,减少臭氧吸收量, 从而在很大程度上降低臭氧对植物的伤害[12]。 臭氧和这些环境因子的交互作用很复杂,很大程度上取决于植物种类、臭氧浓度、胁迫时间以及具体的气候条件。
迄今为止,大部分研究集中在农作物与温带和寒带的森林树种上,而对亚热带地区乡土树种的研究甚少。关于臭氧与其他环境因子对植物影响的研究较多针对地上部分,尽管在臭氧胁迫对植物根系、根系分泌物、菌根、土壤呼吸、土壤酶和土壤微生物的变化等方面也有一定研究[13],但在臭氧与其他环境因子交互作用对植物地下部分及根际影响的研究还比较肤浅，臭氧胁迫下、臭氧与其他环境因子交互作用下,植物根系及其功能变化与根际过程机制相互影响的研究比较缺乏,有待加强。国内外在臭氧与二氧化碳、二氧化硫、酸雨、氮素和干旱的交互作用对植物的影响方面有过一定的报道,而关于臭氧与二氧化硫、酸雨、光照和紫外辐射对植物交互作用的研究较少。
研究表明，当藻类受到臭氧污染威胁时，细胞的活性氧水平提高，主要是因为臭氧被氧化分解生成大量具有强氧化性的活性氧自由基，如超氧自由基（O2`-1）、单态氧、过氧化氢(H2O2)和羟基自由基(•OH)等[14]，并损伤藻细胞叶绿体，破坏光合色素，影响藻体光合作用的进行，造成电解质渗出，加剧脂质过氧化反应，同时，生物膜的结构也会遭到破坏，逐渐丧失机能，从而进一步影响藻类细胞的生长，细胞的衰亡乃至相关基因表达的变化。
2.2紫球藻的研究进展
目前对紫球藻的研究，多集中于不同培养条件或物质对其生长[15]和生物活性物质[16,17]的影响，提高紫球藻胞外生长的方式[18]，以及这些活性物质的相关研究上，包括多糖的降解[19]、分离[20]，藻红蛋白的特性[21]与稳定性研究[22]，多不饱和脂肪酸的提取分析方法的比较[23]等。Razaghi,A等[24]探讨了氮对紫球藻生长和碳水化合物形成的影响，最优的N:P增长比率被确认在35~50，通过减少氮的可用性可以增加细胞碳水化合物的含量。Juin,C等[25]提出可以通过微波萃取的方法提取紫球藻细胞中的藻胆蛋白。Kavitha,MD等[26]从紫球藻生物量、总脂质和不饱和脂肪酸的生产潜力方面对培养基组分进行了优化调整。Su,GM等[27]研究发现磷酸盐在促进紫球藻不饱和脂肪酸和花生四烯酸生物的合成上显示出抑制作用。
3 实验材料及方法
3.1 研究内容
本次实验将综合运用环境工程学、微生物学、细胞学、环境分析技术、环境监测技术、微生物学等方面的技术知识对臭氧胁迫对紫球藻细胞生长及生理特性的影响进行研究:
1，研究悬浮液臭氧浓度、酸碱环境对紫球藻细胞生长变化的影响；
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