典型赤潮藻的二甲基硫化物的生物生產(chǎn)研究.pdf

1、二甲基硫(DMS)是海洋中主要的揮發(fā)性硫化物，對(duì)全球氣候變化及硫循環(huán)有重要影響。二甲基巰基丙酸(DMSP)是DMS的重要前體，在DMSP裂解酶的作用下分解為DMS和丙烯酸。二甲亞砜(DMSO)是DMS的光化學(xué)氧化或細(xì)菌氧化的產(chǎn)物，也可以直接由藻細(xì)胞在體內(nèi)合成。本論文通過(guò)實(shí)驗(yàn)室藻類(lèi)培養(yǎng)和現(xiàn)場(chǎng)圍隔實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的途徑，研究藻類(lèi)二甲基硫化物的生物生產(chǎn)以及二甲基硫化物在藻類(lèi)不同生長(zhǎng)時(shí)期里的產(chǎn)生和消耗速率，以期深入了解二甲基硫化物與藻體之間的關(guān)系。研

2、究的主要內(nèi)容和結(jié)果如下： 1)DMSP、DMS和DMSO分析方法的建立 以目前國(guó)際上最流行的海水中二甲基硫化物的測(cè)定方法，即吹掃—冷阱捕集—?dú)庀嗌V法為基礎(chǔ)，加以改進(jìn)和完善。采用微波輻射方式輔助堿解DMSP，確定了NaBH4/HCl還原DMSO的最佳條件。方法檢測(cè)限為0.10nmol/L，回收率為68.6-78.3％；DMSP、DMS和DMSO6次平行測(cè)定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSDs)分別為5.4％、3％和7.4％。方法避免

3、了復(fù)雜冷阱裝置的使用，簡(jiǎn)化了樣品預(yù)處理步驟，使同一個(gè)海水樣品中DMS/DMSP/DMSO順序測(cè)定的時(shí)間縮短為數(shù)十分鐘。 2)3種典型赤潮藻不同生長(zhǎng)時(shí)期的二甲基硫化物的生物生產(chǎn)研究 選用中肋骨條藻(Skeletonemacostatum)、棕囊藻(Phaeocystissp.)和東海原甲藻(Prorocentrumdonghaiense)3種常見(jiàn)的赤潮藻作為研究對(duì)象，以單一培養(yǎng)方式，對(duì)3種藻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)，研究其不同生長(zhǎng)時(shí)

4、期里的二甲基硫化物的生物生產(chǎn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)： a)中肋骨條藻的DMSPp和DMSPd含量隨生物量的增大而增大，在穩(wěn)定生長(zhǎng)期有最高含量；DMSOp和DMSOd的含量隨著培養(yǎng)時(shí)間的增長(zhǎng)而增加，在衰老期最大；DMS在指數(shù)生長(zhǎng)期和穩(wěn)定生長(zhǎng)期含量較低，衰老期則出現(xiàn)大量釋放的現(xiàn)象。 b)棕囊藻DMSPp含量隨生物量增大而增大，穩(wěn)定生長(zhǎng)期有最高含量；DMSPd含量在衰老期和穩(wěn)定生長(zhǎng)期前期較高，在穩(wěn)定生長(zhǎng)期中后期較低；棕囊藻的DMSOp含量

5、基本上隨藻密度的增加而增加；DMSOd的含量在指數(shù)生長(zhǎng)期和穩(wěn)定生長(zhǎng)期同DMSOp含量的變化趨勢(shì)一致，在衰老期則較為平緩；DMS在穩(wěn)定生長(zhǎng)期前期和衰老期含量較高，但變化稍滯后于DMSPd含量的變化。 c)東海原甲藻DMSPp和DMSPd含量隨生物量增大而增大，穩(wěn)定生長(zhǎng)期有最高含量；DMSOp和DMSOd含量在指數(shù)生長(zhǎng)期和穩(wěn)定生長(zhǎng)期里隨藻類(lèi)生物量增大而增大，穩(wěn)定生長(zhǎng)期后期DMSOp的含量呈波動(dòng)式下降，而DMSOd的含量變化則相對(duì)平緩

6、；DMS含量的變化趨勢(shì)在指數(shù)生長(zhǎng)期和穩(wěn)定生長(zhǎng)期內(nèi)與DMSPd含量變化的趨勢(shì)相似，但略滯后于DMSPd的含量變化，在衰老期出現(xiàn)DMS大量釋放的現(xiàn)象。 d)比較3種藻在不同生長(zhǎng)時(shí)期里的二甲基硫化物的單位藻細(xì)胞含量可以發(fā)現(xiàn)，3種藻之間有較大差異，表明二甲基硫化物的產(chǎn)生不僅受藻類(lèi)種間差異的影響，同時(shí)也受藻類(lèi)不同生理狀態(tài)差異的影響。 3)3種典型赤潮藻不同生長(zhǎng)時(shí)期里二甲基硫化物的產(chǎn)生/消耗速率的研究 選用中肋骨條藻、棕囊藻

7、和東海原甲藻為研究對(duì)象，采用三氯甲烷抑制劑加入法，估算了3種藻不同生長(zhǎng)時(shí)期里二甲基硫化物的產(chǎn)生/消耗速率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)： a)中肋骨條藻不同生長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)DMSPp和DMSOp均為凈消耗，衰老期具有最高的消耗速率，分別為98.71nmol/L·h和9.92nmol/L·h；DMSPd在指數(shù)生長(zhǎng)期和穩(wěn)定生長(zhǎng)期凈增加，在衰老期則為凈消耗；DMSOd和DMS在不同生長(zhǎng)時(shí)期都是凈增加，且均在衰老期具有最大的產(chǎn)生速率，分別為4.97nmol/L·

8、h和1.38nmol/L·h。 b)棕囊藻整個(gè)生長(zhǎng)周期里，DMSPp和DMSOp均為凈消耗，DMSPp消耗速率較為穩(wěn)定，但DMSOp在不同生長(zhǎng)時(shí)期里的消耗速率有較大差異；DMSPd在指數(shù)生長(zhǎng)期和穩(wěn)定生長(zhǎng)期是凈增長(zhǎng)，在衰老期里則是凈消耗；DMSOd在指數(shù)生長(zhǎng)期和衰老期凈增加，穩(wěn)定生長(zhǎng)期卻是凈消耗；DMS在不同生長(zhǎng)時(shí)期都是凈增加，穩(wěn)定生長(zhǎng)期具有最大的產(chǎn)生速率，為3.87nmol/L·h。 c)DMSPp和DMSOp在東海原甲

9、藻不同生長(zhǎng)時(shí)期里都是凈消耗，但消耗速率有較大差異；DMSPd和DMSOd均為凈增加，不同生長(zhǎng)時(shí)期里的產(chǎn)生速率也有差異；DMS在不同生長(zhǎng)時(shí)期均為凈增加，穩(wěn)定生長(zhǎng)期有最大的產(chǎn)生速率，為3.45nmol/L·h。 4)不同藻類(lèi)水華演替過(guò)程中二甲基硫化物的含量動(dòng)態(tài)及環(huán)境參數(shù)對(duì)二甲基硫化物含量的影響 采用海洋圍隔生態(tài)實(shí)驗(yàn)方法，將采自養(yǎng)殖區(qū)的營(yíng)養(yǎng)鹽豐富的底泥投入圍隔，誘發(fā)未知藻水華—硅藻水華—甲藻水華，監(jiān)測(cè)DMSPd、DMSPp、D