馬淑娟, 孫力平,*, 鐘遠, 邱春生, 王晨晨, 王少坡

?

碳酸氫鹽投加對寡枝剛毛藻光合色素及碳酸酐酶活性的影響研究

馬淑娟1,2, 孫力平1,2,*, 鐘遠1,2, 邱春生1,2, 王晨晨1,2, 王少坡1,2

1. 天津城建大學環(huán)境與市政工程學院, 天津 300384 2. 天津市水質(zhì)科學與技術(shù)重點實驗室, 天津 300384

研究了投加碳酸氫鹽對寡枝剛毛藻()生長和生理生化特性的影響。結(jié)果表明, 初始堿度為11.7 mmol·L–1時藻體生長較好, 12天后, 藻體濕重比對照組增加了47.57%。寡枝剛毛藻對碳酸氫鹽碳源有較強的利用能力。與對照組相比, 實驗組藻體內(nèi)葉綠素b/葉綠素a(Chl.b/Chl.a)的值降低, 類胡蘿卜素/葉綠素(Caro/TChl)的值升高。實驗末期, 高堿度組中藻體內(nèi)碳酸酐酶活性相比對照組降低了74.6%。

寡枝剛毛藻; 堿度; 光合色素; 碳酸酐酶活性

1 前言

在藻類水華成因與過程研究中,除了氮磷以外,碳源的作用日益引起關注。在富營養(yǎng)化水體中, 藻類的大量繁殖使得水生態(tài)系統(tǒng)中溶解性無機碳平衡發(fā)生轉(zhuǎn)化, pH值和堿度升高[1–2]。大量研究表明,在氮磷充足時, CO2HCO3–和CO32–成為藻類吸收的重要無機碳源[3-4]。我國北方水體多為微堿性, 天津大多數(shù)水體pH值在8.0—9.5的范圍內(nèi), 堿性水體環(huán)境易于吸收大氣中的CO2, 有利于藻類的光合作用[5], 在正常淡水中, 藻類對無機碳的利用大約有80%是HCO3–[6], 因此, 能否利用碳酸氫鹽或者對其利用程度的高低會影響該種藻類的生長, 進而影響種類的演替。包括銅綠微囊藻在內(nèi)的大量水華藍藻在富營養(yǎng)化水中有較大競爭優(yōu)勢是因為其體內(nèi)存在二氧化碳濃縮機制[7], 即藻細胞可以通過體內(nèi)的碳酸酐酶將HCO3–轉(zhuǎn)化為CO2。碳源不僅影響藻類的光合作用還與光合色素的含量和組成有關, 有研究[8]表明碳源增加有利于葉綠素含量升高, 進而有助于碳同化時對能量的需求。Gardner[9]和Juneja[10]指出無機碳源濃度的適當增加可以提高光合效率和生長速率, 進而提高細胞內(nèi)脂類和類胡蘿卜素的合成。在海洋微藻的研究中也得到了類似的結(jié)論[11-12]。

剛毛藻作為自然界中廣泛存在的綠藻, 在污水處理中的應用得到了較大規(guī)模的研究和探討。雷國元[13]指出剛毛藻可有效去除氮磷并抑制微藻的生長。剛毛藻具有強耐污性和易于收獲藻類細胞等優(yōu)勢[14]。凡傳明[15]指出剛毛藻對藻類群落結(jié)構(gòu)的影響主要來自于營養(yǎng)鹽的競爭, 對水華藍藻的抑制率達到99.63%[16]。寡枝剛毛藻無論在低營養(yǎng)水體環(huán)境還是氮磷濃度高的湖泊水中, 都能維持生長并有效凈化水質(zhì)[17]?？梢? 剛毛藻在富營養(yǎng)化水體修復中具有潛在的應用前景。然而, 以碳酸氫鹽作為外加碳源對剛毛藻生長和生理生化特性的影響研究尚未見報道。因此, 本研究以在天津郊區(qū)湖泊中采集的剛毛藻為材料, 深入研究高堿度環(huán)境對剛毛藻生理生化特性的影響, 探討堿度增加的環(huán)境下HCO3-作為無機碳源對剛毛藻光合色素和碳酸酐酶活性的影響, 以期為剛毛藻的增殖機理和利用剛毛藻等大型絲狀藻類控制水華和凈化水質(zhì)提供數(shù)據(jù)支持。

2 材料與方法

2.1 實驗材料

試驗藻種采自以大沽河為水源的天津市西青郊野公園, 顯微鏡鏡檢表明, 漂浮藻體以寡枝剛毛藻()為優(yōu)勢藻, 同時存在其他浮游藻類。將寡枝剛毛藻藻絲分離出來后, 用蒸餾水反復清洗藻體, 去除附著藻體表面的雜質(zhì)和其他浮游藻類, 轉(zhuǎn)移至稀釋三倍的 BG11 培養(yǎng)基(模擬藻體原生長水質(zhì)環(huán)境)中培養(yǎng), 待培養(yǎng)出足夠數(shù)量新生藻絲后, 置于恒溫光照培養(yǎng)箱用蒸餾水“饑餓”培養(yǎng)三天。實驗用水為西青郊野公園原湖水(采自水面以下0.5米處), 靜置, 濾紙過濾后用于實驗。

2.2 實驗設計

以湖水自然堿度(6.15 mmol·L–1, 原水組)為對照, 通過向湖水中添加不同劑量的0.1 mmol·L–1的NaHCO3溶液, 調(diào)整實驗水的初始堿度分別為11.7 mmol·L–1和34.35 mmol·L–1(參照預實驗設置), 簡記為中堿度組和高堿度組, 每組各設3個平行。取250 mL廣口錐形瓶18個, 向每個錐形瓶中各加入200 mL實驗用水, 將這些錐形瓶置于滅菌容器內(nèi)121℃高溫下滅菌20 min。稱取“饑餓”培養(yǎng)的剛毛藻(濕重)0.5 g, 分別投放到錐形瓶中, 置于光照強度為3500 lx的光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng), 設置溫度為(25±1) ℃, 光暗周期比為12 h:12 h。在光照周期內(nèi), 每天搖動錐形瓶3—4次, 并隨機交換錐形瓶位置, 使光照均勻。藻體接種是在實驗開始第一天的早上八點, 取樣時間設定在開始光照兩小時之后, 即早上十點, 每天準時取樣。pH和溶解氧(DO)一天一測, 葉綠體色素在實驗開始(即實驗第一天)和實驗結(jié)束(即實驗最后一天, 藻體處于衰亡期)時各測一次, 碳酸酐酶活性在實驗開始后的第3天(藻體處于指數(shù)期)和實驗結(jié)束時各測一次, 藻體濕重在實驗開始、實驗中期(即實驗開始后的第6天, 藻體處于指數(shù)后期)和實驗結(jié)束時各測一次。

2.3 溶液中相關指標和藻體生長參數(shù)的測定

培養(yǎng)液中DO和pH使用WTW Multi 340手持多參數(shù)檢測儀檢測。剛毛藻濕重的測定方法為濾紙吸取水分后稱重[18]。剛毛藻相對生長速率的測定參考相關文獻[19], 相對生長速率按如下公式計算:

式中, RGR為相對生長速率(%·d–1);M為藻體初始濕重(g);M為天后的藻體濕重(g)

2.4 葉綠素和類胡蘿卜素含量的測定[20]

稱取0.2 g鮮藻體, 將藻體剪碎放入研缽中, 加入少量石英砂和碳酸鈣粉末以及95%的乙醇3 mL, 研磨成勻漿, 再加10 mL95%的乙醇繼續(xù)研磨提取, 放在4 ℃冰箱中黑暗保存, 12 h后用濾紙過濾, 最后用95%的乙醇定容到25 mL。使用紫外可見分光光度計在665、649和470 nm處測定提取液光密度。通過計算得到葉綠素a(Chla)、葉綠素b(Chlb)、葉綠素(TChl)和類胡蘿卜素(Caro)的含量。Tchl的含量由Chla和Chlb含量相加得到。葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素濃度(mg·L–1)的計算公式如下:

得到色素濃度后再按照下列公式計算色素含量(mg·g–1):

式中:為色素濃度(mg·L–1);為提取液的體積(mL);為稀釋倍數(shù);為藻濕重(g)

2.5 總碳酸酐酶(CA)活性的測定[21]

取鮮藻體0.016 g, 放到預冷的研缽中, 加入3 mL巴比妥緩沖液(10 mmol·L–1,含巰基乙醇50 mmol·L–1, pH 8.3)進行研磨, 取研磨液倒入10 mL的離心管中, 定容到9mL, 將離心管置于冰浴中20min后, 在5000 r·min–1下離心10min,取上清液,冷藏待測。

碳酸酐酶(CA)活性的測定采用pH計法[22]。保持反應系統(tǒng)在4℃左右, 取待測上清液1 mL, 加入到含15 mL的巴比妥緩沖液(20 mmol·L–1, pH8.3)的小燒杯中, 然后迅速加入10 mL預冷的0℃飽和CO2蒸餾水(向冰浴的蒸餾水中充60 min CO2氣體), 用pH計檢測反應體系pH值下降一個單位(例如pH值從8.3—7.3)所需的時間, 記為, 同時記錄在不加藻液的條件下pH 值下降一個單位所需的時間, 記為t,酶的活性用下列公式計算:

式中:為藻濕重(g)

2.6 數(shù)據(jù)處理

選用Excel 2007和Origin 8.6軟件進行數(shù)據(jù)分析與繪圖, 并使用Origin 8.6軟件計算均值±標準差和單側(cè)T檢驗進行統(tǒng)計檢驗。

3 結(jié)果與分析

3.1 堿度對剛毛藻pH、DO和生長的影響

由圖1a可知, 實驗初期, 添加的NaHCO3量不同, 起始pH值不同。第4天時, 各組pH值開始變化, 從第4天到第8天, 中堿度組的pH值基本高于其他兩組, 實驗前8天, 三組實驗組pH值均有上升趨勢, 但差異不顯著(>0.05)。從第8天起, 原水組和中堿度組pH值開始下降, 高堿度組持續(xù)上升, 且高堿度組pH高于其他兩組, 差異顯著(<0.05)。原水組和中堿度組最大pH值分別為9.44和9.56。在整個實驗期間, 高堿度組碳酸氫鹽濃度對pH值影響顯著(<0.05)。

由圖1b可知, 實驗前3天, 原水組DO高于其他兩組, 高堿度組DO含量最低, 與原水組相比有顯著下降(<0.05)。從第4天到第11天, 中堿度組DO明顯高于其他兩組(<0.05), 3組實驗組中DO均呈現(xiàn)大致的先升后降的趨勢, 其中中堿度組和高堿度組DO在第8天達到最大值, 在整個實驗期間, 中堿度組初始堿度對體系DO影響顯著(<0.05)。圖2顯示的是3組實驗組藻濕重在實驗中期和后期的變化, 從圖中可看出, 中堿度組在實驗中期和后期, 藻濕重比其他兩組都要高, 但差異不顯著(>0.05)。

依據(jù)圖3分析數(shù)據(jù)可知, 實驗第6天, 原水組、中堿度組和高堿度組藻體濕重增長率分別為: 31.74%、38.65%和20.45%, 中堿度組增長較快; 實驗第12天, 即實驗末期, 藻體濕重增長率分別為40.39%、47.57%和38.63%, 因此, 中堿度組藻體濕重增長率最大。圖4是不同堿度組藻體相對生長率變化。相對生長速率在一定條件下反映藻類潛在增長率。實驗前5天, 中堿度組具有最高相對生長速率為: 6.54 %·d–1。實驗后5天, 3組相對生長速率都有降低, 原水組和中堿度組降幅較大, 而高堿度組較其他兩組反而要高。

圖1 不同碳酸氫鈉濃度對pH和DO的影響

圖2 不同碳酸氫鈉濃度對藻濕重的影響

圖3 不同碳酸氫鈉濃度對藻增加比重的影響

圖4 不同碳酸氫鈉濃度對相對生長速率的影響

3.2 堿度對剛毛藻光合色素的影響

由圖5可知: 實驗結(jié)束后, 葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量跟實驗前相比都有不同幅度的降低, 差異顯著(<0.05)。中堿度組葉綠素a含量較其他兩組要高, 與高堿度組相比, 有顯著差異性(<0.05)。圖6顯示堿度增加使剛毛藻Chl.b/Chl.a的值顯著下降(<0.05), 說明它更有利于葉綠素a形成。圖7顯示Caro/TChl的值隨堿度增加而升高, 但差異不顯著(>0.05), 表明堿度增加對類胡蘿卜素影響不大。

圖5 不同碳酸氫鈉濃度對光合色素的影響

圖6 不同碳酸氫鈉濃度對Chl.b/Chl.a的影響

圖7 不同碳酸氫鈉濃度對Caro/TChl的影響

3.3 剛毛藻碳酸酐酶(CA)活性的變化

由圖8可知, 實驗第3天, 原水組和高堿度組碳酸酐酶活性較中堿度組要高, 高堿度組與中堿度組相比, 有顯著差異性(<0.05); 實驗結(jié)束時, 碳酸酐酶活性隨堿度升高而降低, 高堿度組酶活性相對原水組降低了74.6%, 差異極顯著(<0.01), 表明高堿度環(huán)境對碳酸酐酶活性影響較大。

4 討論

4.1 堿度對剛毛藻pH、DO和生長的影響

影響pH值變化的因素主要是藻類的光合作用和呼吸作用, 光合作用強, 水體中CO2與HCO3–被利用引起pH值升高, 反之下降。張雪等研究[23]指出水體pH值的升高與藻類生長有關, 生長越好, pH值越高。大量研究表明, HCO3–同樣能作為藻類吸收轉(zhuǎn)化的重要無機碳源[24-25]。Chevalier 等[26]、劉明升等[27]也得到類似結(jié)論。

圖8 不同碳酸氫鈉濃度對碳酸酐酶活性的影響

由圖1b可知: 實驗前3天, 碳酸氫鹽投加影響體系酸堿平衡, 進而影響水中CO2含量。高堿度組水中CO2濃度低, 藻沒有適應以碳酸氫鹽為碳源的水體環(huán)境, 光合產(chǎn)氧受影響, 因此第一天測得DO低于原水組。實驗前期, 各實驗組溶液中養(yǎng)分充足, 藻類生長迅速, 光合作用使DO含量升高, 第8天達到最大值; 實驗后3天, DO含量下降, 除了藻類光合作用減弱, 更重要的原因是藻體死亡分解, 微生物活動加劇, 水中DO被迅速消耗。原水組在第4天后, DO就開始持續(xù)下降可能與溶液中氮磷營養(yǎng)不足有關, 而高堿度組DO始終處于最低則是因為堿度過高對藻類光合作用產(chǎn)生脅迫, 同時, 高碳酸氫鹽濃度和藻類增殖引起的pH值升高對藻類生命活動產(chǎn)生的影響不容忽視。

藻體在實驗前期對過高堿度環(huán)境需要一定適應時間, 光合作用較弱, 到了實驗后期, 高堿度組相對其他兩組具有更多的光合作用底物(HCO3–)供藻體利用。圖1a顯示, 高堿度組在實驗末期pH值不斷升高, 高達9.8左右, 且本研究在相同實驗條件下測得高堿度組體系中碳酸鹽堿度在整個實驗周期不斷上升, 且高于其他兩組, 因此, 進一步表明高堿度組在實驗后5天相對生長率高于其他兩組與對HCO3–的利用程度有關。結(jié)合圖1—圖4可知, 從理論上講, 碳酸氫鹽濃度的升高會加強光合過程的碳固定、運轉(zhuǎn)和碳水化合物的合成, 對藻類的生長和代謝起促進作用, 但是過高的堿度使藻生長受到抑制可能與用于生長的能量被消耗有關, 因為HCO3–的吸收需要消耗能量, 原本用于生長的光合產(chǎn)物被用來進行離子的吸收和運輸[28]。

4.2 堿度對剛毛藻光合色素的影響

光合色素是客觀反映植物光合生理能力和環(huán)境脅迫狀況的重要指標[29]。葉綠素a含量變化一定程度上反映藻體合成有機物量的能力[30]。康麗娟等[31]指出葉綠素b是捕光色素蛋白復合體的重要組成部分, 其含量增加有利于增強葉綠體對光能的吸收,從而提高光合活性。

由圖5可見, 高堿度組中藻類葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的合成受到抑制。一方面堿度過高會降低鐵等元素的可利用性, 導致藻類因缺鐵使葉綠素等合成受阻, 另一方面高堿逆境下葉綠素和葉綠體蛋白解離,促使葉綠素等色素分解,導致其含量降低[5,32]。此外, 堿度抑制藻類生長、傷害藻體細胞和減少類囊體[28]也可能導致葉綠素a含量降低。中堿度組葉綠素a含量較其他兩組要高, 從碳源角度出發(fā), 增加適宜濃度碳酸氫鹽有助于促進藻體生長和光合作用, 進而影響光合色素合成。

結(jié)合圖5和圖2—圖4可知, HCO3-濃度的增加不僅影響剛毛藻生長, 其與光合色素合成之間也有一定聯(lián)系。Zhou等人[33]在研究海洋大型紅藻時表明添加適量的碳酸氫鹽可以加速合成光合色素和加快光合作用, 進而促進藻類的生長。蔡元妃等[34]也指出可以通過藻類膜上的葉綠素含量來表征藻類膜上的生物量。

研究發(fā)現(xiàn), CO2濃度的加倍可以提高蛋白核小球藻類胡蘿卜素含量[31], 類胡蘿卜素除了起到光保護作用外, 可能還有碳庫功能[31], 因此堿度增加不僅提高了碳源濃度, 而且可能有利于剛毛藻類胡蘿卜素形成。Srinivasan等人[35]在研究杜氏鹽藻時發(fā)現(xiàn)碳酸氫鹽的濃度在100—150 mmol·L–1的范圍內(nèi)可以提高β-胡蘿卜素和脂肪酸的含量。其中, β-胡蘿卜素占類胡蘿卜素總量的25%到35%。Ben-amotz等人[36]指出在高鹽或者營養(yǎng)不足的環(huán)境中, 杜氏鹽藻體內(nèi)葉綠素含量會降低, 而類胡蘿卜素含量升高, 兩者呈反比?？蝶惥甑萚31]指出, 堿度增加提高了蛋白核小球藻Chl.b/Chl.a的值, 降低其Caro/TChl的值, 結(jié)合本研究可進一步說明堿度可以作為藻類競爭的控制因素, 寡枝剛毛藻可能更適合本實驗的中堿度環(huán)境。進一步結(jié)合圖2—圖7可知, 藻類的生長和光合效率不僅與光合色素含量有關, 光合色素的組成也起到不可忽視的作用, Xu等人[37]在研究殼斑藻時就證實了這一點。

4.3 剛毛藻碳酸酐酶(CA)活性的變化

前人總結(jié)表明[38], 碳酸酐酶在藻類固碳中起重要作用, 其活性受CO2濃度、光照和pH值等環(huán)境因素調(diào)控。由圖1a可知, 各實驗組pH基本都在9左右, 水體中幾乎沒有游離CO2, HCO3–是主要存在形態(tài), 而寡枝剛毛藻能夠正常生長說明其具有CO2濃縮機制, 可以直接利用HCO3–。實驗第3天, 原水組和高堿度組碳酸酶活性較中堿度組要高, 與較低HCO3–濃度和較高pH值有關。原水組HCO3–濃度較低, 碳源供應不足, 誘導了碳酸酐酶表達, 這是藻體對低碳環(huán)境的響應; 高堿度組碳酸酐酶活性較高是過高HCO3–濃度使pH值升高導致[39]。中堿度組碳酸酐酶活性較低反應了藻體獲得了較好的CO2供給, 藻體可以減少為了適應環(huán)境改變而生成新蛋白的能量消耗, 有利于生長。

實驗結(jié)束時, 碳酸酐酶活性呈現(xiàn)下降趨勢是因為過量HCO3–對剛毛藻生理狀態(tài)產(chǎn)生了影響,致使剛毛藻光合活性降低, 消耗的可溶性無機碳減少[40], 也可能與長期在高堿環(huán)境下培養(yǎng),細胞內(nèi)富含碳酸酐酶的羧體數(shù)目比正常條件培養(yǎng)要少有關[41]。類似的, 王銘等[41]對雨生紅球藻的研究發(fā)現(xiàn)高濃度HCO3–對碳酸酐酶活性有明顯抑制作用。劉洪霞等[42]對球等鞭金藻的研究也得到相同的結(jié)果: 過堿環(huán)境中胞外碳酸酐酶活性和光合放氧降低。夏建榮[43]指出絲藻胞內(nèi)碳酸酐酶活性隨著培養(yǎng)液中CO2濃度的升高而降低。李小梅[44]研究發(fā)現(xiàn)CO2體積分數(shù)增加到更高的1%—5%會使部分綠藻碳酸酐酶活性受到抑制甚至喪失。張君枝[45]等人則表明在溶液中無機碳濃度受限時, 藍藻較綠藻更易生長, 因其CO2濃縮機制更有效; 而當無機碳濃度升高時, 綠藻的繁殖能力更強。碳酸氫鹽濃度升高會使綠藻在水體中優(yōu)勢擴大并引發(fā)水華, 進而降低浮游藻類多樣性[46]?？偨Y(jié)可知, 過堿環(huán)境對藻類碳酸酐酶的活性都會有不同程度的抑制, 只是, 剛毛藻相對水華藍藻銅綠微囊藻而言, 能適應的堿度更高。高堿度環(huán)境對于大型絲狀綠藻與水華藍藻競爭的影響, 值得深入研究。

深入分析圖8可知, 原水組和中堿度組在實驗后期碳酸酐酶活性較前期要高, 可能是因為實驗后期碳源供給較少, 碳酸酐酶活性被進一步誘導。綜合圖2—圖4和圖8, 從能量消耗和碳源供給角度分析, 原水組碳酸酐酶活性在實驗前期和后期比中堿度組都要高, 表明藻體需要消耗更多能量生成酶蛋白, 不利于藻體生長; 高堿度組在實驗后期碳酸酐酶活性過低, 跟中堿度組相比, 沒有足夠的碳源供給藻體進行光合作用, 生長受到抑制, 所以, 中堿度組所提供的堿度環(huán)境更適合剛毛藻生長。

5 結(jié)論

(1)剛毛藻對碳酸氫鹽碳源有較強的利用能力,適宜濃度的碳酸氫鹽能夠促進剛毛藻生長。碳酸氫鹽堿度的增加會抑制葉綠素合成而促進類胡蘿卜素的形成, 提高剛毛藻的抗逆性。碳酸氫鹽堿度的增加不僅影響光合色素的含量還與光合色素的組成有關。

(2)碳酸酐酶活性能夠作為指示剛毛藻處于高堿逆境的指標。較低HCO3–濃度和較高的pH值都有可能促進碳酸酐酶的生成, 但隨著長期高堿環(huán)境的脅迫, 碳酸酐酶活性降低。

[1] BREWER P G, GOLDMAN J C. Alkalinity changes generated by phytoplankton growth[J]. Limnology and Oceanography, 1976, 21(1): 108–117.

[2] LóPEZARCHILLA A L, MOREIRA D, LóPEZGARCIA P, et al. Phytoplankton diversity and cyanobacterial domi-nance in a hypereutrophi shallow lake with biologi-cally produced alkaline pH[J]. Extremophiles, 2004, 8(2): 109–115.

[3] JONES J I, YOUNG J O, EATON J W, et al. The influence of nutrient loading dissolved inorganiccarbon and higher trophic level son the interaction between submerged plants and periphyton[J]. Journal of Ecology, 2002, 90(1): 12–24.

[4] 岳國峰, 王金霞, 朱明遠, 等. 藻類無機碳營養(yǎng)的研究進展(Ⅱ)—藻類利用無機碳的機理及其調(diào)節(jié)[J]. 海洋科學, 2003, 27(6): 31–34.

[5] 康麗娟, 潘曉潔, 常鋒毅, 李敦海, 沈銀武, 劉永定. HCO3-堿度對銅綠微囊藻生長與光合活性的影響[J]. 長江流域資源與環(huán)境, 2008, (05): 775–779.

[6] 戴樹桂. 環(huán)境化學[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006, 25(2): 206–206.

[7] 蔣春云, 馬秀靈, 沈曉艷, 等. 植物碳酸酐酶的研究進展[J]. 植物生理學報, 2013, 49(6): 545–550.

[8] 張其德. 大氣二氧化碳濃度升高對光合作用的影響(下)[J]. 植物雜志, 1999(4): 32–34.

[9] ROBERT G, EGAN L, KEITH C, et al. Cellular cycling, carbon utilization, and photosynthetic oxygen production during bicarbonate-induced triacylglycerol accumulation in asp[J]. Energies, 2013, 6(11): 6060–6076.

[10] ANKITA J, RUBEN C, GANTI M. Effects of environ-mental factors and nutrient availability on the biochemical composition of algae for biofuels production: a review[J]. Energies, 2013, 6(9): 4607–4638.

[11] PENG Xiaowei, LIU Shuo, ZHANG Wei, et al. Triacylgly-cerol accumulation ofwith different supply of inorganic carbon[J]. Journal of Applied Phycology, 2014, 26(1): 131–139.

[12] WHITE D A, PAGARETTE A, ROOKS P, et al. The effect of sodium bicarbonate supplementation on growth and biochemical composition of marine microalgae cultures[J]. Journal of Applied Phycology, 2013, 25(1): 153–165.

[13] 雷國元. 大型絲狀綠藻去除氮磷和抑制微藻的特性及其作用機制[D]. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學, 2009: 36–43.

[14] 馬沛明. 利用著生藻類去除N、P營養(yǎng)物質(zhì)的研究[D]. 武漢: 中國科學院水生生物研究所, 2005: 38–49.

[15] 凡傳明. 大型絲狀藻類修復水體富營養(yǎng)化的潛能研究[D].湖南: 湖南大學, 2011: 31–36.

[16] 黃新蘋, 朱校斌, 劉建國, 等. 幾種海藻富集 N、P凈化水質(zhì)的研究[J]. 海洋科學, 2004, 28(12): 39–42．

[17] 凌曉歡. 梁子湖底棲藻類初級生產(chǎn)力及剛毛藻水處理效果研究[D]. 北京: 中國科學院研究生院, 2007.

[18] SCOTT N H, CHRISTOPHER M P, TODD H E, et al. Urban influen-ces on cladophora blooms in Lake Ontario[J]. Journal of Great Lakes Research, 2012, 38(4): 116–123.

[19] 高兵兵, 鄭春芳, 徐軍田, 等. 緣管滸苔和滸苔對海水鹽度脅迫的生理響應[J]. 應用生態(tài)學報, 2012, 23(7): 1913– 1920.

[20] 王學奎. 植物生理生化實驗原理和技術(shù)(第2版)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006: 134–136.

[21] 吳沿友, 李西騰, 郝建朝, 等. 不同植物的碳酸酐酶活力差異研究[J]. 廣西植物, 2006, 26(4): 366–369.

[22] WIBUR K M, ANDERSON N G. Electrometric and colorimetric determination of carbonic anhydrase[J]. Journal of Biological Chemistry, 1948, 176(1): 147–154.

[23] 張雪, 周洵, 李琴, 等. 太湖原水pH值季節(jié)性變化規(guī)律及突變成因探索[J]. 供水技術(shù), 2015, 9(5): 13–17.

[24] JONES J I, YOUNG J O, EATON J W, et al. The influence of nutrient loading, dissolved inorganic carbon and higher trophic levels on the interaction between submerged plants and periphyton[J]. Journal of Ecology, 2002, 90(1): 12–24.

[25] 岳國峰, 王金霞, 朱明遠, 等. 藻類無機碳營養(yǎng)的研究進展(Ⅱ)—藻類利用無機碳的機理及其調(diào)節(jié)[J]. 海洋科學, 2003, 27(6): 31–34.

[26] CHEVALIER P, PROULX D, LESSARD P, et al. Nitrogen and phosphorus removal by high latitude mat-forming cyanobacteria for potential use in tertiary wastewater treatment[J]. Journal of Applied Phycology, 2000, 12(2): 105–112.

[27] 劉明升, 魏群, 蔡元妃, 等. 六種微藻固定CO2實驗研究[J]. 廣西大學學報: 自然科學版, 2012, 37(3): 544– 548.

[28] 康麗娟, 潘曉潔, 常鋒毅, 等. HCO3-堿度增加對銅綠微囊藻光合活性和超微結(jié)構(gòu)的影響[J]. 武漢植物學研究, 2008, 26(1): 70–75.

[29] 王莉, 唐麗雅, 魏晨曦, 等. 鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯對斜生柵藻的生態(tài)毒性作用[J]. 生態(tài)毒理學報, 2009, 4(3): 452–456.

[30] 吳運東, 吳沿友, 李潛, 等. pH與氟對萊茵衣藻和蛋白核小球藻胞外碳酸酐酶活性及光合效率的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報, 2011, 30(10): 1972–1977.

[31] 康麗娟, 潘曉潔, 常鋒毅, 等. 堿度增加對蛋白核小球藻光合活性與胞外多糖的影響[J]. 湖泊科學, 2008, 20(2): 251–256.

[32] 李小偉, 么宗利, 周凱, 等. 高HCO3-濃度對細基江蘺繁枝變型生長及生理生化特征的影響[J]. 中國水產(chǎn)科學, 2013, 20(4): 843–850.

[33] ZHOU W, SUI Z, WANG J, et al. Effects of sodium bicarbonate concentration on growth, photosyn-thesis, and carbonic anhydrase activity of macroal-gae,, and(Gracilariales, Rhodophyta)[J]. Photosynthesis Research, 2016, 128(3): 259.

[34] 蔡元妃, 魏群, 郭莉娜, 等. 六種藻類膜脫氮除磷的實驗研究[J]. 廣西大學學報: 自然科學版, 2013, 38(3): 668– 672.

[35] SRINIVASAN R, KUMAR VA, KUMAR D, et al. Effect of dissolved inorganic carbon on β-Carotene and fatty acid production insp[J]. Applied Biochemistry & Biotechnology, 2015, 175(6): 2895–2906.

[36] BEN-AMOTZ A, AVRON M. On the factors which deter-mine massive b-carotene accumulation in the halotolerant alga[J]. Plant Physiology, 1983, 72(3): 593–597.

[37] XU D, QIAO HJ, ZHU JY, et al. Assessment of photosynthetic performance ofUeda (Bangiales, Rhodophyta)in conchocelis phase[J]. Journal of Phycology, 2012, 48(2): 467–470.

[38] 黃瑾, 夏建榮, 鄒定輝. 微藻碳酸酐酶的特性及其環(huán)境調(diào)控[J]. 植物生理學報, 2010, 46(7): 631–636.

[39] 王山杉, 劉永定, 鄒永東, 等. 微囊藻碳酸酐酶活性在不同環(huán)境因素下的調(diào)節(jié)與適應[J]. 生態(tài)學報, 2006, 26(8): 2443–2448.

[40] WU T F, SONG L R, LIU Y D. An inducible CO2concentrating mechanism in cyanobacteriumsp. strain PCC7120[J]. Chinese Science Bulletin, 1999, 44(23): 2177–2181.

[41] 王銘, 桑敏, 李愛芬, 等. 不同理化因子對雨生紅球藻CG-11碳酸酐酶活性的影響[J]. 植物生理學通訊, 2010, 46(7): 701–706.

[42] 劉紅霞, 孫穎穎, 王長海. pH和氮素對球等鞭金藻胞外碳酸酐酶活性的影響[J]. 煙臺大學學報: 自然科學與工程版, 2008, 21(4): 286–290．

[43] 夏建榮, 高坤山. 絲藻光合作用無機碳利用研究[J]. 植物科學學報, 2002, 20(5): 399–402.

[44] 李小梅. 氮磷比與光、二氧化碳對三角褐指藻光合無機碳利用的交互作用[D]. 廣州大學, 2012.

[45] 張君枝, 王齊, 馬文林, 等. 水體無機碳升高對藍綠藻生長和種群競爭的影響研究進展[J]. 生態(tài)環(huán)境學報, 2015(7): 1245–1252.

[46] 孫凌, 闞元卿, 張冬梅, 等. 無機碳對浮游藻類生長和群落結(jié)構(gòu)的影響[J]. 環(huán)境污染與防治, 2007, 29(5): 352–356.

Effects ofsodium bicarbonatesupplementationon photosynthetic pigment and carbonic anhydrase activityof

MA Shujuan1, 2, SUN Liping1,2,*, ZHONG Yuan1,2, QIU Chunsheng1,2, WANG Chenchen1,2, WANG Shaopo1,2

1. School of Environmental and Municipal Engineering, Tianjin Chengjian University, Tianjin 300384, China 2. Tianjin Key Laboratory of Aquatic Science and Technology, Tianjin 300384, China

The effect of sodium bicarbonate supplementation on growth and physiological and biochemical characteristicsofwas studied.The results showed that the wet weight ofincreased by 47.57% within 12 daysin comparison to the control group,when theinitialNaHCO3concentration was11.7mmol.L-1. The high ability ofto utilize sodium bicarbonate has been indicated. Compared with the control group, chlorophyll b/chlorophyll a (Chl.b/Chl.a)ofin the experimental groups was decreased,whilecarotenoid/chlorophyll (Caro/TChl) was increased.At the end of theexperiment, thecarbonic anhydrase activityofin high NaHCO3concentrationgroup wasreducedby 74.6 % compared with the control group.

; alkalinity; photosynthetic pigments; carbonic anhydrase activity

10.14108/j.cnki.1008-8873.2018.06.015

X52

A

1008-8873(2018)06-114-08

2017-11-16;

2018-03-23

城市河道水體凈化與生態(tài)修復技術(shù)研究(14ZCDGSF00031); 國家科技重大水專項(2012ZX07308-002)

馬淑娟(1989—)女, 碩士研究生, 主要從事污水治理及其資源化研究, Email: 571374791@qq.com

孫力平, 女, 教授, 主要從事污水治理及其資源化研究, E-mail: slpyqs@vip.sina.com

馬淑娟, 孫力平, 鐘遠, 等. 碳酸氫鹽投加對寡枝剛毛藻光合色素及碳酸酐酶活性的影響研究[J]. 生態(tài)科學, 2018, 37(6): 114-121.

MA Shujuan, SUN Liping, ZHONG Yuan, et al. Effects of sodium bicarbonate supplementation on photosynthetic pigment and carbonic anhydrase activity of[J]. Ecological Science, 2018, 37(6): 114-121.