秋茄凋落物酚酸动态变化及其对新月菱形藻的化感效应研究

【摘要】红树林是海湾河口水生生态系统中唯一的木本植物初级生产者,具有很高的凋落物量。植物在其生命活动中,酚酸物质是一类广泛存在的重要的次生代谢产物,也是植物间相互作用的一类化感物质。酚酸进入环境中的重要途径之一是植物残体或凋落物的分解。本研究以福建九龙江口的红树植物秋茄(Kandeliaobovata(L.)Druce)为研究对象,利用高效液相色谱,研究了酚酸在秋茄叶片凋落物分解过程中的动态变化。通过酚酸对九龙江口的优势藻种新月菱形藻(Nitzschiaclosterium)密度以及生理生化的影响,探讨了秋茄叶片凋落物对底栖硅藻的化感效应,丰富了安全、有效防治藻类的爆发的理论依据与实践经验,为揭示红树植物与林内微藻间相互关系提供新的科学依据。研究主要结论如下：1.未分解秋茄叶片凋落物水提液对新月菱形藻的化感作用存在浓度效应,低浓度时无明显效应,随着水提液浓度的增加,抑制作用增强,表现为处理组藻类密度和相对生长率显著低于对照组,200mg·L-1处理下提前进入衰亡期；半分解秋茄叶片凋落物(半分解期t50=42天)水提液对新月菱形藻的生长则无明显影响。这可能是由于秋茄叶片凋落物水提物中存在三类物质,一类是可以促进藻类生长的物质,一类是可以抑制藻类生长的物质,一类是对藻类生长不起作用的物质,最终表现出来的效果是这三类物质共同作用的结果。2.高温处理下秋茄叶片凋落物水提液对新月菱形藻的抑制作用降低甚至不明显,表明秋茄叶片中的抑藻化感物质对高温表现不稳定。造成这种情况的原因可能是随着分解期的延长,抑藻化感物质,尤其是酚酸物质在高温下易分解,产生其他促进藻类生长的物质。3.利用高效液相色谱法对未分解和半分解的秋茄叶片凋落物中酚酸化感物质的含量进行了研究的结果表明：秋茄叶片凋落物中可检测到对羟基苯甲酸、香草酸、丁香酸、绿原酸和咖啡酸,其中绿原酸的含量最高；随着叶片的分解,酚酸的含量下降。在半分解的秋茄叶片凋落物中仅检测到香草酸和丁香酸,含量分别为1.223μg·g-1,0.508μg·g-1。4.5种酚酸处理下新月菱形藻的密度和相对生长率均低于对照组,随着浓度的增加,抑制作用增强,在高浓度(≥5mg-L-1)下除香草酸处理组外均提前进入衰亡期。其中丁香酸的抑制作用最为明显,抑制强度顺序为丁香酸>绿原酸>咖啡酸>苯甲酸>香草酸；不同浓度的混合酸表现出抑制作用,低浓度(稀释5-10倍)时抑制作用差异不显著,高浓度下表现出显著的抑制效应,新月菱形藻的密度和相对生长率较之对照组显著降低。酚酸的抑藻机理可能与酚酸胁迫下自由基的产生增加以及膜脂质过氧化有关。酚酸物质改变了膜的透性,致使细胞容易受到氧化伤害,细胞分裂速度下降,酚酸物质抑制藻生长,并且浓度越高,抑制作用越明显。5.不同浓度的酚酸处理对新月菱形藻的叶绿素a、可溶性糖和蛋白质含量均有一定的影响。叶绿素a的总量均随着酚酸浓度的提高而减少；单个酚酸物质处理下,对羟基苯甲酸、丁香酸和咖啡酸处理组新月菱形藻可溶性糖含量变化曲线随着处理浓度的提高都表现为“V”型趋势,最高浓度(25mg·L-1)的咖啡酸处理下又低于先前浓度；绿原酸呈现出相反的趋势,先增加后减少又增加,香草酸处理组各浓度之间无明显差异(P>0.05)。混合酸则表现为先增加后减少。蛋白质含量在不同酚酸处理下变化趋势不同,香草酸和混合酸处理下随着浓度的提高表现出先增加后减少的趋势,苯甲酸和咖啡酸处理下表现为先减少后增加再减少,绿原酸处理下则出现显著下降。酚酸对光合作用的影响主要有两个方面的表现,即叶绿素含量的变化和光合速率的降低。酚酸物质阻止了Mg-卟啉的合成,或加速了叶绿素的分解,进而影响到光合作用。可溶性糖含量低于对照组,可能是由于酚酸物质损伤了藻细胞,使细胞中有机质含量减少。蛋白质减少的原因,有可能是产生了一些抗逆性的活性的蛋白质、糖蛋白及氨基酸色素等物质,它们的大量合成和分泌到胞外水体中,以消除酚酸作用对细胞的危害,从而减少了胞内蛋白质的含量；也有可能直接影响了细胞内蛋白质的合成。综上所述,随着秋茄叶片凋落物的分解,其酚酸含量逐渐减少,对新月菱形藻的化感作用也渐不明显。不同浓度的酚酸单物质及混合酸均对新月菱形藻产生化感抑制作用,且随着浓度增大,抑制作用增强。表明在红树林根际-沉积物-水环境界面上,红树植物凋落物对微藻的繁殖起到了一定调控作用,而酚酸是其中起重要作用的一类物质。
【作者】段罕慧；
【导师】严重玲；
【作者基本信息】厦门大学，生态学，2014，硕士
【关键词】秋茄；酚酸；新月菱形藻；

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