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化感作用是水生生态系统中不同生境的各种初级生产者之间普遍存在的一种现象,是水生植物之间、水生植物与藻类竞争的重要手段。化感物质的分离、鉴定是证实自然界水生植物的化感作用、建立化感作用与水生植物间的因果关系并进一步阐述化感作用途径和作用机制、研究化感物质在水环境中的迁移、积累和降解特性、化感物质间的协同作用等的关键环节。本论文以挺水型粉绿狐尾藻种植水及干燥植物组织为研究材料,滇池水华蓝藻的优势种铜绿微囊藻和惠氏微囊藻作为生物检测受试藻种,初步研究粉绿狐尾藻种植水中化感抑藻物质的光、温、酸、碱等理化稳定性;通过液-液萃取、干组织有机溶剂浸提法对粉绿狐尾藻种植水和干组织的化感物质进行初步的分离,并利用HPLC分析,比较植物种植水和干组织的化感物质组成;采用硅胶柱色谱层析法进一步分离植物干组织的活性组份氯仿和乙酸乙酯粗提物,以琼脂-小圆片法对各馏分进行生物检测,根据各活性组份对铜绿微囊藻和惠氏微囊藻的不同抑制效应,初步探讨粉绿狐尾藻化感物质分离途径和可能的抑藻机理。研究结果表明:
1.粉绿狐尾藻种植水中化感活性物质稳定性实验表明,粉绿狐尾藻化感物质具有较强的理化稳定性。自然光照、黑暗、酸、碱及贮存一个实验周期(20天)的处理条件下,生物检测的第九天,粉绿狐尾藻种植水对铜绿微囊藻的化感抑制率仍可达到90%以上,与新鲜种植水化感活性相当。表现出较强的光、酸、碱等理化稳定性。虽然50℃处理的粉绿狐尾藻种植水化感抑藻率仍可保持在
2.无论是种植水还是干组织的石油醚相粗提组份都未表现出明显的化感抑藻作用,推断粉绿狐尾藻的化感物质中可能不存在挥发性成份。
3.粉绿狐尾藻种植水及干组织的氯仿相和乙酸乙酯相粗提物对两个受试蓝藻均表现出很强的抑制作用,而乙酸乙酯相粗提物对惠氏微囊藻的抑制效应在总体上显示出显著差异。种植水液体培养液法检测中,两相粗提物对两个藻种的抑制率均超过50%,其中乙酸乙酯相对惠氏微囊藻的抑制率更达到了81.4%。琼脂一小圆片法检测时,两相粗提物对铜绿微囊藻的抑制率达到40%以上,对惠氏微囊藻的抑制率则接近或超过60%。干组织氯仿相和乙酸乙酯相也表现出于种植水一致的抑藻活性,其中对铜绿微囊藻抑制率达到或接近40%,而对惠氏微囊藻的抑制则均超过半数。
4.HPLC分析表明干组织氯仿相和乙酸乙酯相物质组成较种植水物质组成复杂,种植水中组份包含在干组织中。这表明粉绿狐尾藻的化感抑藻活性物质在体内合成,但只释放了部分种类的抑藻物质到周围水环境中,作用于目标藻类,而其体内可能还留存有其他种类的潜在化感物质。
5.氯仿相和乙酸乙酯相经硅胶柱层析分离得到的共10个组份中,氯仿相的5个组份对铜绿微囊藻的抑制作用整体强于乙酸乙酯相的5个组份。对铜绿微囊藻而言,氯仿相的5个组份A、B、C、D和E中,组份A、C和E在所有检测剂量条件均表现出明显的抑制作用,在0.75mg/disc和1mg/disc较高添加剂量时,组份A、B、C和E均达到半数抑制(IR>50%),其中组份C在0.5mg/disc时抑制率已接近50%。相反,乙酸乙酯相得到组份F、G、H、I和J中,组份I,J、F和G仅在1mg/disc时,对铜绿微囊藻表现出化感抑制效应(30%50%),组份G在1mg/disc剂量下的抑制率达到所有组份的最大值,82.1%。
7.从总体上看,组份C对两个受试藻种均具有很强的抑制活性,组份I和J则仅对惠氏微囊藻表现出特别显著的抑制活性(几乎所有检测剂量都达到或超过半数抑制,即IP>=50%)。而两个受试藻种对相同的活性组份表现出不同的响应格局,这在一定程度上说明粉绿狐尾藻的氯仿相和乙酸乙酯相粗提物,虽然对铜绿微囊藻和惠氏微囊藻均表现出没有差异的很强的化感抑制作用,但从柱层析各馏分对两个受试藻种的不同抑制表现推测,粉绿狐尾藻可产生多种化感抑藻物质,而对两个藻种的化感抑制作用是由不同的活性成份或活性物质来具体起作用的。
8.粉绿狐尾藻化感抑藻物质表现出明显的随剂量增加,抑制效应增强的剂量-效应关系。