大型海藻对有害赤潮微藻克生机制的研究

In recent years, frequent outbreaks of red tide has become a worldwide marine environmental problem, garnering more and more attention from the global society. In addition to a variety of physical, chemical and biological methods, allelopathic mechanism and the inhibitory effect of macroalgae on red tide microalgae have become a hot spot of research interest. Simple and convenient access to resources, species-specificity of allelopathic interactions, minimal effective dose and escape of irrelevant algae allow allelopathic use to be an important potential application in fields of red tide. However, the instable mechanism of allelopathy needs further study in the future. There is a gap between theoretical advances and the design and practical application of allelochemicals. In this experimental study, three typical macroalgae and three harmful microalgae were used to screen PUFA with high allelopathic activity of macroalgae, interpret PUFA-induced oxidative stress and PUFA-related cell apoptosis in harmful red tide. The aim of the present study was to explore an efficient and feasible biology procedure to control and prevent red tide and further provide a theoretical basis.

有害赤潮肆虐于世界各国沿海，已成为国际社会共同关注的重大海洋环境问题。在各种赤潮防治的物理、化学和生物方法中，利用大型海藻的克生作用和克生物质抑制赤潮微藻的爆发性增殖独树一帜，显示了其独有的优势，如原材料易获取、克生物质作用的种间特异性，发挥效应的剂量一般都较小，避免了对其他藻类的"误杀"。 然而，克生物质抑藻机理的不确定性却限制了新型化感抑藻剂的使用。克生物质抑藻机理的研究进展与克生物质抑藻剂的研发与实际应用之间的要求还相距甚远。本项目采用实验生态学的方法，选用三种有代表性的大型海藻和三种有害赤潮微藻，开展以下三方面的研究工作：1、大型海藻高克生活性的不饱和脂肪酸的筛选；2、不饱和脂肪酸对有害赤潮微藻氧化胁迫的研究；3、不饱和脂肪酸对有害赤潮微藻细胞凋亡机制研究。本课题将从新的视角阐明克生机制，为赤潮治理的克生抑藻剂的实际应用提供理论基础和依据.

有害赤潮已成为国际社会共同关注、急需解决的重大海洋环境问题。本项目的重点是选用了三种代表性的大型海藻和三种有害赤潮微藻，在实验生态条件下研究了大型海藻高克生活性不饱和脂肪酸的筛选，不饱和脂肪酸对赤潮微藻氧化胁迫的影响，不饱和脂肪酸对有害赤潮微藻细胞凋亡机制研究。本课题从新的视角阐明了克生机制，为赤潮治理克生抑藻剂的实际应用提供理论基础和依据。.1、实验生态条件下对三种大型海藻高克生活性的不饱和脂肪酸的进行提取、分离，根据组织提取物各个组分抑制赤潮微藻活性检测结果，对大型海藻组织粗提物的石油醚相进行气相色谱——质谱联用分析 (GC/MS)。在利用GC/MS确定大型海藻甲醇提取物石油醚相中各种脂肪酸的结构和分子式后，针对三种赤潮微藻做杀藻活性检测，根据不饱和脂肪酸在大型海藻中的含量及克生活性的强弱，最终筛选到了3种不饱和脂肪酸，即亚油酸、亚麻酸和EPA。.2、不饱和脂肪酸作用于赤潮异弯藻、米氏凯伦藻和东海原甲藻48h后，对其抗氧化系统、活性氧以及氧化伤害均产生显著影响。结果显示：（1）不饱和脂肪酸作用下赤潮微藻细胞内SOD、CAT、POD以及GSH、AsA，随着不饱和脂肪酸浓度的增加，均呈现出先升高后下降的趋势；（2）H2O2、O2•-、•OH水平指标出现不同程度的变化。随着不饱和脂肪酸浓度的增加，微藻细胞内•OH水平出现不断升高的趋势，而H2O2、O2•-水平表现为先升高后下降的变化趋势。由此说明不饱和脂肪酸对赤潮微藻活性氧产生影响。（3）丙二醛含量的变化随着不饱和脂肪酸浓度的升高出现先升高后下降的趋势。通过对赤潮微藻膜脂过氧化伤害和膜脂脱脂化伤害的检测，微藻细胞丙二醛含量出现先升高后下降趋势。赤潮微藻在低剂量的亚油酸、亚麻酸和EPA作用下，微粒体磷脂的含量降低，游离脂肪酸的含量上升，但二者的变化都比较平缓。随着处理剂量的进一步加大，磷脂的含量迅速下降， 游离脂肪酸的含量明显上升,与对照组比较差异显著。显然，不饱和脂肪酸氧化胁迫使微粒体膜脂发生了脱酯化,且随着处理剂量的加大，脱酯化作用越来越加剧。.3、基于透射电镜术、流式细胞术研究不饱和脂肪酸对赤潮微藻细胞凋亡机制的影响，结果显示：不饱和脂肪酸作用于微藻细胞后，藻细胞外形发生严重变形，内部结构破坏严重，从微观上证明了不饱和脂肪酸能够诱导赤潮微藻发生细胞凋亡。进而通过线粒体膜电位的降低、Caspase-3,9酶活性升高