《UV-C輻照預防性抑制水華藍藻的效果及作用機制》是依託清華大學，由陶益擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：UV-C輻照預防性抑制水華藍藻的效果及作用機制
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：陶益
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對UV-C輻照抑制水華藍藻生長的研究現象，提出水華發生前採用UV-C輻照抑制藍藻生長從而預防水華發生的水華治理策略。實驗研究UV-C輻照對典型水華藍藻的生長抑制效果及其影響因素，確定適用於抑制藍藻生長的輻照劑量範圍；針對生長受抑制藻細胞內部，遺傳物質、光合活性、生理活性的一系列損傷及修復過程，重點開展細胞層次、生物大分子層次、基因層次的深入研究，確定與生長抑制密切相關的關鍵變化，分析各關鍵變化的時空順序及影響關係，闡明UV-C輻照的抑藻機理；系統研究UV-C輻照處理後有害代謝產物藻毒素及嗅味物質的產生及釋放過程，結合中間產物分析，確定UV-C輻照對於藻毒素及嗅味物質代謝的影響及作用機制；研究UV-C輻照對於典型藻類、細菌、浮遊動物、水生動/植物生長的影響，最終建立一套高效的環境友好的UV-C輻照預防性抑制水華藍藻技術方法體系。
結題摘要
研究了UV-C 輻照對三種藍藻的生長抑制效果及影響因素，50-200 mJ/cm2顯著抑制銅綠微囊藻生長，抑制期為3-10 d，對數期UV-C敏感性顯著高於延滯期。相同劑量處理對水華魚腥藻抑制效果顯著減弱，延滯期和對數期藻抑制期均為2-3 d。對浮游顫藻僅200 mJ/cm2有1 d抑制效果。在藍藻綠藻混合培養液中採用50-200 mJ/cm2能選擇性抑制銅綠微囊藻生長，對普通小球藻或斜生柵藻的影響較小。處理後10-14 d內銅綠微囊藻生長停滯，混合藻液由對照組中銅綠微囊藻占絕對優勢轉變為UV-C處理組中綠藻占絕對優勢。初步闡明了UV-C 輻照抑藻機理。首先，UV-C輻照直接攻擊DNA和光合系統，迅速引起基因表達抑制和光量子產率降低，是抑制藻細胞生長的直接機制。第二，UV-C輻照引起胞內ROS含量升高，形成胞內氧化性損傷，是抑制藻細胞生長的間接機制。最佳化了MC-LR、MC-RR、MC-YR等3種毒素的前處理及LC-MS-MS檢測方法，建立了mcyA-J等10種藻毒素合成酶基因表達水平的檢測方法，研究了UV-C 輻照對藻毒素產生與釋放的影響及機制，≥50 mJ/cm2能顯著降低藻毒素總量，≥100 mJ/cm2或≤50 mJ/cm2不會加劇藻毒素釋放風險，更為關鍵的是，≥50 mJ/cm2抑制藻毒素合成，處理後單位藻細胞MC-LR含量顯著降低。生長抑制途徑是藻毒素總量削減的首要機制，基因表達抑制途徑是低劑量處理組藻毒素總量削減的重要機制。建立了同時檢測5種藻源致嗅物質的SPME-GC-MS方法，長達141 d的銅綠微囊藻培養實驗表明對數期至穩定期早期單位細胞致嗅物質合成能力逐漸增強，穩定期內胞內大量合成β-環檸檬醛，生長抑制劑量（50-100 mJ/cm2）UV-C能抑制銅綠微囊藻β-環檸檬醛的總產生量。考察了UV-C 輻照對於非藍藻生物的影響。對處於延滯期的綠藻藻種普通小球藻和斜生柵藻、以及硅藻藻種針桿藻，100 mJ/cm2具有1-3 d的生長抑制效果。對於對數期藻類，20-200 mJ/cm2在2-9 d內抑制針桿藻生長，50-200 mJ/cm2在2-7 d內抑制斜生柵藻生長，對普通小球藻僅200 mJ/cm2有3 d抑制效果。200 mJ/cm2對典型浮遊動物大型溞和典型魚類斑馬魚無顯著致死影響。
