盐处理对微藻胞外聚合物的影响(附件)
胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)对微藻的生长有重要的影响，EPS可保护藻类免受脱水，重金属或其他环境压力（包括宿主免疫反应）的影响，并能产生生物膜，从而增强细胞在特殊生态位上的繁殖机会。微藻EPS在盐胁迫下其含量以及组分都会发生变化，本文以盐生小球藻为对象，研究不同的NaCl浓度（0、0.2、0.4、0.6、1和2M）处理下，藻的OD值、叶绿素a、EPS各组分含量的变化。结果表明，盐生小球藻在一定NaCl 浓度下，藻细胞生长受到抑制，叶绿素a含量降低，且NaCl浓度越高，生长抑制越明显，叶绿素a含量越低。当NaCl浓度为0.5M时，6天内盐生小球藻叶绿素a的含量降低一半。盐胁迫下，盐生小球藻的EPS总量会增加，且在不同浓度下，EPS的组分发生了变化，多糖占比提高，而蛋白质占比降低，说明微藻EPS受到盐胁迫的作用下会改变其组分含量。
目录
摘要1
关键词1
Abstract..1
Key words..1
引言1
1材料和方法.3
1.1实验材料和培养条件..3
1.2实验方法..4
1.2.1盐生小球藻盐耐性实验...4
1.2.2叶绿素的测定...4
1.2.3胞外聚合物的产量及NaCl对EPS产量的影响4
1.2.4 EPS各指标的提取5
2结果与分析.5
2.1盐生小球藻的生长曲线..5
2.2盐生小球藻的盐耐性曲线..6
2.3盐处理下盐生小球藻的叶绿素a变化7
2.4 EPS产量及NaCl对EPS组分的影响7
3讨论.8
4结论.....8致谢9
参考文献9
盐处理对微藻胞外聚合物的影响
引言
引言
微藻EPS是一种高分子化合物，可以黏连数个至数百个直径4～6μｍ的微藻细胞，形成不定形的微藻胶群体，是一种成分复杂、分子量大的胞外产物，最大直径可达1000μm。EPS含有多种功能基团，如羧基、羟基、硫酸基等均可与阳离子作用，它与Na离子的吸附能影响环境pH的改 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
变。此外，EPS有保持水分、降低蒸发的作用，因此可以抵抗强的干旱环境。目前对于微藻EPS的研究仅涉及蓝藻、盐藻、硅藻、裂壶藻等微藻。它们将太阳能转换为生物能量，利用效率超过陆地植物。藻类具有叶绿素，营自养生活，其中既有属真核细胞藻类，也有属原核细胞的藻类，一般被认为是简单的植物，没有真正的根、茎、叶的分化，繁殖方式是单细胞的合子或孢子。藻类分布广泛，已发现的藻类有3万余种，其中微藻约占70%，达2万余种。多糖、蛋白质、核酸、脂类、糖醛酸、腐殖质等是微藻EPS主要成分，以天然大分子有机质为主，其中微藻EPS中的多糖和蛋白质约占总质量的70％－80％[1]。微藻细胞的生长繁殖促使微藻EPS不断形成、分泌并释放于周围水体中，并且伴随消耗大量的溶解氧。根据微藻EPS与细胞结合的紧密程度可以分成三种形态：紧密结合型EPS（TB－EPS）、松散结合型EPS（LB－EPS）和溶解型EPS（S－EPS）[2]。TB－EPS位于藻类胶群体内层，与细胞表面结合紧密，具有一定的外形；LB－EPS位于TB－EPS外层，结构松散，可向周围环境扩展、无明显边缘的粘液层；S－EPS分布于微藻胶群体最外层，多以胶体状或溶解性分子形式存在，极易分散到水相[3],[4]，主要是亲水性有机物，包含大量的羧基、羟基、氨基等官能团，是水体中溶解性有机物的重要来源[5]。LB－EPS和TBEPS也会在一定的水动力条件下剥离脱落下来，释放到水中。不同形态的EPS与细胞之间的不同黏附效果和结合状态主要与其组分含量有关，TBEPS中糖类含量较高，LBEPS中蛋白质和腐殖酸含量较高，S EPS中单糖的含量较高。细胞分泌、细胞表面物脱落以及细胞吸附外来物质是微藻EPS主要产生方式。EPS大量产生来源于环境条件的变化，如紫外辐射[6]、干旱[7]、高光强[8]、高盐度[9]等。这表明微藻EPS的形成受到细胞活动和环境条件的综合影响。
EPS的产生受到诸多因素影响。首先，不同的培养基质会影响EPS的产量。2009年Mishra和Jha发现杜氏盐藻产生的胞外聚合物含量随培养基中NaCl浓度的增加而增加，这是由于细胞的保护性反应，藻细胞在遭遇盐胁迫下通过分泌EPS来抵抗外界环境。2017年，Chentir.I和Hamdi.M研究了光照强度和NaCl浓度对螺旋藻（Arthrospira sp.）胞外聚合物影响，结果表明：NaCl浓度对胞外聚合物产量的提高有显著影响，但光强无显著影响。研究表明，在活性污泥中相对于葡糖糖作为碳源，以醋酸盐作为碳源能产生更多的EPS。陈长平和高亚辉等人对海洋潮间带滩涂生境的主要初级生产者低栖硅藻分离出的一种低栖硅藻：新月筒柱藻进行研究，探究其盐度对它的胞外聚合物的影响。低栖硅藻通常根据潮汐变化、滩涂特点等在滩涂表层进行程度不同的运动，同时分泌胞外聚合物，EPS不仅是细菌和低栖动物等的碳源，在河口生态系统的碳循环中是重要的一环，并且在与沉淀物颗粒以不同方式结合来提高潮间沉淀物的稳定性。结果表明，低盐度显著促进新月筒柱藻细胞的蛋白质含量，细胞的增殖也得到较大提升，表明该藻类适宜淡水性，而在高浓度下，其盐度是一种胁迫，促进了EPS含量的增长，即不利的生长条件是硅藻大量分泌EPS的主要原因。也有不同的观点认为最适的生长条件EPS的产量最高，因为斜坡超出了阈值，生长的后期限制了光合作用，使得硅藻合成的碳源不能满足细胞活动所需的EPS的碳源，从而减少了EPS，但他们在实验早期胁迫下EPS的产量高于最适条件下EPS的产量。Aphanothece halophytica是一种耐盐性蓝藻，可以在含有0.1至3.0M的NaCl的培养基中生长，在较高浓度盐胁迫下，藻细胞体内会大量积累甘氨酰甜菜碱，它是一类光合作用过程CO2固定和贮存的葡聚糖的分解得到的具有调节渗透压的物质。张巍发现固氮蓝藻Nostoc commune和Anabaena azotica Ley都能在Na2CO3胁迫条件下生长,且随着Na2CO3浓度增加,两种蓝藻的叶绿素a含量、胞外多糖含量、氨基酸含量和固氮酶活性都呈现先增加后减少的趋势。其EPS含量也呈现增多的趋势。
在盐胁迫下分析胞内各种糖类的含量和组成表明，胞内总糖、多糖、水溶性总糖和蔗糖的含量，在盐浓度为0.2mol/L处理时达到最大，其含量在24小时达到最大并保持稳定;而还原性糖含量增加并一直保持相对照高的水平。这表明较高盐浓度时, 藻体消耗了一定的总糖, 但在一定盐浓度时 (<0.7mol/L)有利于还原性糖、多糖、水溶性总糖和蔗糖的合成。胞内水溶性糖和蔗糖在细胞的渗透调节上有重要的作用，而还原性糖可以参加物质的循环，胞内多糖可以作为储藏物质而为细胞提供营养。在0.2mol/L NaCI和培养液中加入蔗糖、EPS和胞内多糖同时胁迫处理下分析表明，蔗糖和EPS可以显著降低胞内Na+和K+的浓度，而胞内多糖则影响不大，可能同其分子量有关。同样条件下发现，三者对光合作用也有一定影响。一定浓度的蔗糖和ESP可以显著提高0.2 mol/L NaCI胁迫下光合放氧和叶绿素a荧光的活性，暗呼吸作用加强，胞内多糖的影响则稍弱一些。以上研究表明，盐胁迫时微鞘藻利用可溶性糖作为渗透调节剂，并改变其它糖类的含量和代谢，从而增加自身对盐胁迫的抵抗能力。而其生长过程中产出的EPS，不仅可以在胞外形成胶鞘，在环境恶劣时，又可重新吸收作为营养物质而利用表明糖类代谢在盐胁迫中起着重要的作用。
目录
摘要1
关键词1
Abstract..1
Key words..1
引言1
1材料和方法.3
1.1实验材料和培养条件..3
1.2实验方法..4
1.2.1盐生小球藻盐耐性实验...4
1.2.2叶绿素的测定...4
1.2.3胞外聚合物的产量及NaCl对EPS产量的影响4
1.2.4 EPS各指标的提取5
2结果与分析.5
2.1盐生小球藻的生长曲线..5
2.2盐生小球藻的盐耐性曲线..6
2.3盐处理下盐生小球藻的叶绿素a变化7
2.4 EPS产量及NaCl对EPS组分的影响7
3讨论.8
4结论.....8致谢9
参考文献9
盐处理对微藻胞外聚合物的影响
引言
引言
微藻EPS是一种高分子化合物，可以黏连数个至数百个直径4～6μｍ的微藻细胞，形成不定形的微藻胶群体，是一种成分复杂、分子量大的胞外产物，最大直径可达1000μm。EPS含有多种功能基团，如羧基、羟基、硫酸基等均可与阳离子作用，它与Na离子的吸附能影响环境pH的改 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
变。此外，EPS有保持水分、降低蒸发的作用，因此可以抵抗强的干旱环境。目前对于微藻EPS的研究仅涉及蓝藻、盐藻、硅藻、裂壶藻等微藻。它们将太阳能转换为生物能量，利用效率超过陆地植物。藻类具有叶绿素，营自养生活，其中既有属真核细胞藻类，也有属原核细胞的藻类，一般被认为是简单的植物，没有真正的根、茎、叶的分化，繁殖方式是单细胞的合子或孢子。藻类分布广泛，已发现的藻类有3万余种，其中微藻约占70%，达2万余种。多糖、蛋白质、核酸、脂类、糖醛酸、腐殖质等是微藻EPS主要成分，以天然大分子有机质为主，其中微藻EPS中的多糖和蛋白质约占总质量的70％－80％[1]。微藻细胞的生长繁殖促使微藻EPS不断形成、分泌并释放于周围水体中，并且伴随消耗大量的溶解氧。根据微藻EPS与细胞结合的紧密程度可以分成三种形态：紧密结合型EPS（TB－EPS）、松散结合型EPS（LB－EPS）和溶解型EPS（S－EPS）[2]。TB－EPS位于藻类胶群体内层，与细胞表面结合紧密，具有一定的外形；LB－EPS位于TB－EPS外层，结构松散，可向周围环境扩展、无明显边缘的粘液层；S－EPS分布于微藻胶群体最外层，多以胶体状或溶解性分子形式存在，极易分散到水相[3],[4]，主要是亲水性有机物，包含大量的羧基、羟基、氨基等官能团，是水体中溶解性有机物的重要来源[5]。LB－EPS和TBEPS也会在一定的水动力条件下剥离脱落下来，释放到水中。不同形态的EPS与细胞之间的不同黏附效果和结合状态主要与其组分含量有关，TBEPS中糖类含量较高，LBEPS中蛋白质和腐殖酸含量较高，S EPS中单糖的含量较高。细胞分泌、细胞表面物脱落以及细胞吸附外来物质是微藻EPS主要产生方式。EPS大量产生来源于环境条件的变化，如紫外辐射[6]、干旱[7]、高光强[8]、高盐度[9]等。这表明微藻EPS的形成受到细胞活动和环境条件的综合影响。
EPS的产生受到诸多因素影响。首先，不同的培养基质会影响EPS的产量。2009年Mishra和Jha发现杜氏盐藻产生的胞外聚合物含量随培养基中NaCl浓度的增加而增加，这是由于细胞的保护性反应，藻细胞在遭遇盐胁迫下通过分泌EPS来抵抗外界环境。2017年，Chentir.I和Hamdi.M研究了光照强度和NaCl浓度对螺旋藻（Arthrospira sp.）胞外聚合物影响，结果表明：NaCl浓度对胞外聚合物产量的提高有显著影响，但光强无显著影响。研究表明，在活性污泥中相对于葡糖糖作为碳源，以醋酸盐作为碳源能产生更多的EPS。陈长平和高亚辉等人对海洋潮间带滩涂生境的主要初级生产者低栖硅藻分离出的一种低栖硅藻：新月筒柱藻进行研究，探究其盐度对它的胞外聚合物的影响。低栖硅藻通常根据潮汐变化、滩涂特点等在滩涂表层进行程度不同的运动，同时分泌胞外聚合物，EPS不仅是细菌和低栖动物等的碳源，在河口生态系统的碳循环中是重要的一环，并且在与沉淀物颗粒以不同方式结合来提高潮间沉淀物的稳定性。结果表明，低盐度显著促进新月筒柱藻细胞的蛋白质含量，细胞的增殖也得到较大提升，表明该藻类适宜淡水性，而在高浓度下，其盐度是一种胁迫，促进了EPS含量的增长，即不利的生长条件是硅藻大量分泌EPS的主要原因。也有不同的观点认为最适的生长条件EPS的产量最高，因为斜坡超出了阈值，生长的后期限制了光合作用，使得硅藻合成的碳源不能满足细胞活动所需的EPS的碳源，从而减少了EPS，但他们在实验早期胁迫下EPS的产量高于最适条件下EPS的产量。Aphanothece halophytica是一种耐盐性蓝藻，可以在含有0.1至3.0M的NaCl的培养基中生长，在较高浓度盐胁迫下，藻细胞体内会大量积累甘氨酰甜菜碱，它是一类光合作用过程CO2固定和贮存的葡聚糖的分解得到的具有调节渗透压的物质。张巍发现固氮蓝藻Nostoc commune和Anabaena azotica Ley都能在Na2CO3胁迫条件下生长,且随着Na2CO3浓度增加,两种蓝藻的叶绿素a含量、胞外多糖含量、氨基酸含量和固氮酶活性都呈现先增加后减少的趋势。其EPS含量也呈现增多的趋势。
在盐胁迫下分析胞内各种糖类的含量和组成表明，胞内总糖、多糖、水溶性总糖和蔗糖的含量，在盐浓度为0.2mol/L处理时达到最大，其含量在24小时达到最大并保持稳定;而还原性糖含量增加并一直保持相对照高的水平。这表明较高盐浓度时, 藻体消耗了一定的总糖, 但在一定盐浓度时 (<0.7mol/L)有利于还原性糖、多糖、水溶性总糖和蔗糖的合成。胞内水溶性糖和蔗糖在细胞的渗透调节上有重要的作用，而还原性糖可以参加物质的循环，胞内多糖可以作为储藏物质而为细胞提供营养。在0.2mol/L NaCI和培养液中加入蔗糖、EPS和胞内多糖同时胁迫处理下分析表明，蔗糖和EPS可以显著降低胞内Na+和K+的浓度，而胞内多糖则影响不大，可能同其分子量有关。同样条件下发现，三者对光合作用也有一定影响。一定浓度的蔗糖和ESP可以显著提高0.2 mol/L NaCI胁迫下光合放氧和叶绿素a荧光的活性，暗呼吸作用加强，胞内多糖的影响则稍弱一些。以上研究表明，盐胁迫时微鞘藻利用可溶性糖作为渗透调节剂，并改变其它糖类的含量和代谢，从而增加自身对盐胁迫的抵抗能力。而其生长过程中产出的EPS，不仅可以在胞外形成胶鞘，在环境恶劣时，又可重新吸收作为营养物质而利用表明糖类代谢在盐胁迫中起着重要的作用。
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