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沉水植物释放的化感物质对浮游植物的抑制是浅水湖泊中保持水体清澈状态的重要机制之一。为了阐明这一机制,本研究以沉水植物释放的5种多酚(焦性没食子酸(PA)、没食子酸(GA)、儿茶酸(CA)、咖啡酸(CFA)、原儿茶酸(PCA))和2种脂肪酸(壬酸(NA)、油酸(COA))为研究对象,分别测试了暴露这些化感物质后淡水蓝藻铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和绿藻羊角月牙藻(Pseudokirchneriella subcapitata)细胞内产生活性氧的水平。细胞内活性氧的测试采用2,7-dichlorodihydrofluorescein diacetate(DCFH-DA)荧光探针的方法。结果显示,CA和PA能够显著增加铜绿微囊藻和羊角月牙藻细胞内活性氧的水平。25mgL-1的CA暴露1,2和4h后,铜绿微囊藻细胞内活性氧水平分别是对照的1.2,1.4和1.8倍,而相应的,羊角月牙藻细胞内这些值则分别为3.7,6.2和7.7倍。PA在暴露的1,2和4h也能够显著增加羊角月牙藻细胞内活性氧的水平(P<0.01),然而对铜绿微囊藻,只有在暴露4h后才检测到活性氧的显著增加(P<0.01)。光增强了CA导致的这两种藻细胞内活性氧的增加,但是却没有增强PA导致的这两种藻细胞内活性氧的增加。当CA和PA被藻细胞吸收后’它们可能在细胞内发生氧化还原循环,进而源源不断地产生活性氧。这些结果表明,具有氧化还原活性的化感物质引起浮游植物细胞内发生的氧化胁迫可能是水生态系统中一些沉水植物抑制不受欢迎浮游植物生长的一个重要原因。
尽管上述研究评估了这7种化感物质在铜绿微囊藻和羊角月牙藻细胞内产生活性氧的能力,但是结果却表明只有CA和PA这两种化感物质能够明显引起藻细胞内活性氧产生。而从这些化感物质对铜绿微囊藻的72h生长抑制情况来看,其它5种化感物质对铜绿微囊藻也有较强的抑制效应.因此,为了解释他们在毒性实验中观察到的化感抑藻活性,本研究还利用流式细胞仪对这两种藻的细胞活性、叶绿素口荧光、细胞形态等参数进行了研究,以期进一步阐述这7种化感物质对铜绿微囊藻和羊角月牙藻的作用机制。流式细胞仪的参数检测包括:酯酶活性、细胞膜完整性、叶绿素α荧光、细胞体积大小、细胞内部粒度性。结果显示,对测试的多数化感物质,铜绿微囊藻都比羊角月牙藻反应更敏感。酯酶活性是所测试指标中最灵敏的。NA是所测试化感物质中毒性最强的,能够影响所有指标,尤其能够损伤这两种藻的细胞膜；PA能够大幅降低铜绿微囊藻细胞的叶绿素α荧光；GA和PCA也能够抑制铜绿微囊藻的叶绿素α荧光,并显著改变其细胞形态；CFA能够明显改变铜绿微囊藻的体积。针对同一化感物质,藻细胞各个参数反应的不一致以及两种藻间反应的差异可能是由于这些化感物质特异性的抑制机制以及这两种藻细胞间结构、代谢以及进化上的差异所致。同时,本实验的结果对以后更详细的研究这些化感物质机理提供有价值的信息,而且还表明流式细胞仪是适合用来筛选沉水植物释放的化感物质对浮游植物的毒性。