黄酮类化合物对水华鱼腥藻的抑制作用研究

姚华 张帮婵 齐睿晨

摘  要：分别选取木犀草素和芹菜素2种黄酮类化感物质对水华鱼腥藻进行抑制试验，通过测定藻细胞数、抑制率、叶绿素a、MDA、SOD等指標研究其抑制效果。结果表明，木犀草素和芹菜素对水华鱼腥藻均具有明显的抑制作用，随着浓度的增加，抑藻效果显著提高，其中，25mg/L的木犀草素、芹菜素对水华鱼腥藻的抑制率分别达95.83%和98.84%，水华鱼腥藻叶绿素a、MDA和SOD均受到了不同程度的影响。化感物质处于低浓度时，对MDA和SOD影响不大;随着浓度升高，MDA含量显著增加，抗氧化酶系统受到破坏，藻类生长严重受阻。

关键词：木犀草素;芹菜素;水华鱼腥藻;抑制作用

中图分类号 X52文献标识码 A文章编号 1007-7731（2019）12-0029-3

Abstract：Two kinds of flavonoids （luteolin and apigenin） were used to study the allelopathic inhibitory effects on the growth of Anabaena flos-aquae，the inhibition effects were observed by algae cell concentrations，inhibition rate，chlorophyll a，MDA and SOD.The results showed that luteolin and apigenin had significant inhibitory effects on the growth of A. flos-aquae.The inhibition rate of 25mg/L luteolin and 25mg/L apigenin were 95.83% and 98.84%，respectively. Chlorophyll a，MDA and SOD were affected by different degrees.Allelopathic substances had little effect on MDA and SOD when they had low concentrations，with the increase of concentration，MDA content increased significantly，antioxidant enzyme system was destroyed，and algae growth was seriously blocked.

Key words：Luteolin;Apigenin;Anabaena flos-aquae;Inhibition effect

近年来，伴随着我国经济的高速发展，工业化、城市化进程的不断加快，工业生产中产生的氮、磷等物质进入湖泊、河流等自然水体，致使水体中的富营养化现象日益严重。富营养化会导致藻类大面积暴发性繁殖，给社会发展和人类健康造成了一定的影响[1-2]。传统的抑制藻类方法主要有物理、化学方法，但存在操作难、费用高、生态环境危害大等弊端[3]。而化感物质控制藻类具有选择性、无二次污染等优点，被认为是最具安全性的生物抑藻技术之一[4]。水生植物在水体中会释放次生代谢产物，对水体中的蓝藻有化感抑制作用。为此，本研究选取2种黄酮类化感物质，研究其对水华鱼腥藻的抑制作用，为蓝藻暴发水体的治理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料 试验所用水华鱼腥藻（Anabaena flos-aquae）（编号FACHB-245），购自中国科学院水生生物研究所淡水藻种库;芹菜素和木犀草素，购自天津市盛淼科技有限公司。

1.2 研究方法

1.2.1 水华鱼腥藻的扩大培养 试验前利用BG11培养基对水华鱼腥藻进行扩大培养。培养条件为：温度25℃，光照2500lx，光周期12L∶12D，每隔4h摇动藻液1次，待藻细胞进入指数增长期后，进行试验。

1.2.2 试验设计 以二甲基亚砜为助溶剂[5]，配制木犀草素和芹菜素溶液，过0.22tm滤膜除菌，加入到藻液中，使得化感物质的最终浓度为1mg/mL、5mg/mL、10mg/mL、25mg/mL4个浓度梯度。并设定空白对照组。试验设3组平行。初始藻密度约为0.6×106cells/mL。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 藻细胞密度 藻细胞密度测定采用25×16格的血球计数板在显微镜下进行计数，并计算抑制率。抑制率公式为：IR（%）=（1-Nt/Mt）×100。式中：IR为抑制率;Nt为处理组第t天藻细胞数;Mt为对照组第t天藻细胞数。

1.3.2 叶绿素a含量 分别取各处理组水华鱼腥藻藻液5mL，用95%乙醇进行提取，测定水华鱼腥藻叶绿素a的质量浓度[6]。

1.3.3 丙二醛（MDA）浓度 藻细胞丙二醛（MDA）浓度的测定采用硫代巴比妥酸法[7]。

1.3.4 超氧化物歧化酶（SOD）活性 超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定参照植物生理学实验指导[7]。

1.4 数据处理与分析 利用SPSS 20.0 统计软件进行处理间的差异显著性检验，采用Excel进行绘图。

2 结果与分析

2.1 化感物质对水华鱼腥藻生长的影响 从图1和图2可以看出，不同浓度的木犀草素、芹菜素对水华鱼腥藻均表现出抑制作用，随着处理时间的延长，25mg/L木犀草素和芹菜素均表现出显著的抑制效果（P<0.01），培养到11d时木犀草素对水华鱼腥藻的抑制率分别为37.67%、51.17%、86.21%、95.83%，芹菜素的抑制率分别为38.64%、58.94%、90.31%、98.84%。

2.2 化感物质对水华鱼腥藻叶绿素a含量的影响 叶绿素a含量的变化可以反映出水华鱼腥藻的生长情况。从图3、图4可以看出，不同浓度木犀草素、芹菜素处理下叶绿素a的含量显著低于对照组（P<0.05）。对照组中叶绿素a含量始终保持较高水平，处理组中随着培养时间的延长，叶绿素a含量下降明显。黄酮类化感物质能进入藻细胞，可以破坏藻类的光合作用，引起叶绿素a分解，以此抑制藻类的生长[7]。

2.3 化感物质对水华鱼腥藻MDA的影响 丙二醛（MDA）是膜脂质过氧化过程产生的主要产物之一，其含量高低可以反映脂质过氧化的程度。从图5、图6可以看出，低浓度木犀草素和芹菜素处理组中，MDA含量比对照组有微弱的下降，高浓度胁迫下，MDA含量大大增加。在25mg/L处理9d后，水华鱼腥藻中的MDA含量分别显著高出对照组（P<0.01），表明活性氧产生与清除之间的平衡被打破，脂质过氧化程度剧烈。

2.4 化感物质对水华鱼腥藻SOD的影响 SOD是一种在清除活性氧反应过程中发挥作用的抗氧化酶，正常情况下SOD活力稳定，生物体产生和消除·O-2的能力处于动态平衡，当生物体处于逆境环境时，平衡就会被打破[8]。如图7、图8所示，藻液中加入化感物质后，各处理组中SOD处于上升趋势，化感物质浓度越大，SOD上升得越快，当化感物质为25mg/L时，藻细胞中SOD急剧上升后下降，而空白对照组中SOD一直处于较低水平。这种情况可能是高浓度化感物质胁迫下，水华鱼腥藻的抗氧化系统在短时間内起作用，随着培养时间延长，抗氧化系统遭到破坏，使得SOD含量下降。

3 结论

试验结果表明，木犀草素和芹菜素对水华鱼腥藻均具有显著抑制作用，且抑制效果差异不大，对叶绿素a、MDA、SOD的含量具有一定程度的影响。2种化感物质可以通过破坏藻的光合系统、细胞膜、抗氧化酶来抑制其生长，当藻细胞处于逆境中时，细胞内自由基代谢平衡被打破，产生过剩的自由基，使得SOD活性变高，加剧膜脂过氧化作用，又会使得MDA浓度升高，造成细胞膜系统损伤，以此抑制藻类的生长。本研究将有助于为蓝藻的治理以及化感抑藻剂的开发提供理论依据。

参考文献

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（责编：张宏民）