全 文 ：鞣花酸对铜绿微囊藻和斜生栅藻的生长抑制作用
郑春艳 , 　张庭廷
(安徽师范大学生命科学学院 ,生物环境与生态安全安徽省高校重点实验室 ,安徽 芜湖　241000)
摘　要:采用三种不同浓度的鞣花酸作用于斜生栅藻和铜绿微囊藻 ,探索了鞣花酸对这两种藻的生
长抑制作用.通过同期生长的处理组与对照组的藻细胞数和 OD值比较以及抑制率计算 、t检验等
对实验结果进行分析表明:鞣花酸对铜绿微囊藻和斜生栅藻的最大抑制率都在85%以上 ,但对铜绿微
囊藻抑藻效果更显著.鞣花酸浓度为 0.9 mmol/L 时 ,对斜生栅藻的生长有明显的抑制作用;而在0.6
mmol/L 时就对铜绿微囊藻表现出明显的抑制效应 ,这些结果可为水华的治理提供理论参考.
关键词:鞣花酸;铜绿微囊藻;斜生栅藻;生长抑制
中图分类号:Q935　　文献标识码:A　　文章编号:1001-2443(2008)05-0469-04
　　铜绿微囊藻(Microcyst ic aeruginosa)属蓝藻门 ,微囊藻属 ,原核单细胞藻类 ,是形成水华的主体 ,能合成
和分泌致癌的细胞毒素[ 1] .近年来 ,随着水体的富营养化加剧 ,水华爆发频繁 ,对水生生态系统以及人类生
活带来极为不利的影响.因此防止水华爆发 ,有效控制水华藻类是维护人类生存环境急需解决的问题.
　　现有的抑制水华藻类生长的方法中最常用的是化学法 ,即直接向水体中释放化学物质以抑制藻类的生
长[ 2] ,然而 ,一般的化学物质在抑制藻类生长的同时也会对其他水生生物产生有害影响甚至将其杀死 ,极有
可能会破坏整个水生生态系统.
　　研究表明 ,化感物质主要来源于植物的次生代谢产物 ,一般能特异性地抑制某些藻类的生长.同时化感
物质一般能在自然条件下降解 ,不会在生态系统中积累 ,生态安全性好[ 3-5] .因此通过植物体中的化感物质
来治理水华藻类的生长繁殖具有良好的应用前景.
　　鞣花酸是广泛存在于各种软果 、坚果以及水生植物[ 6-8]中的一种天然多酚 ,是没食子酸的二聚衍生物.
鞣花酸具有较强的抗脂质过氧化和清除自由基的能力 ,对多种细菌和病毒有抑制作用 ,结构式如下:
　　本文探讨了不同浓度的鞣花酸对常见的水华藻类 ———铜绿微囊藻以及淡水中常见绿藻-斜生栅藻的抑
制作用 ,对其结果进行了初步分析 ,旨在为找到有效控制水华的生物杀藻剂提供理论依据.
1　材料与方法
1.1　实验材料
　　斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)、铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa )由中国科学院武汉水生生物研
究所提供.斜生栅藻用HB-4培养基培养 ,铜绿微囊藻用 BG-11培养基培养.
1.2　实验用液的制备
1.2.1　土壤浸提液的制备　采取未施肥土 500g ,加水 1000ml后搅匀 ,浸泡一天 , 100℃水浴锅加热 2小时.
上清液过滤 ,灭菌 ,冷藏 ,保存.
1.2.2　HB-4培养基主要成分(/L)　(NH4)2SO4 ,0.2g;K2HPO4 ,0.015g ;CaCl2 ,0.015g;MgSO4·7H2O ,
收稿日期:2008-03-28
基金项目:国家自然科学基金(30870429).
作者简介:郑春艳(1982-),女 ,安徽淮北人 ,硕士研究生;通讯作者:张庭廷(1955-),女 ,安徽东至人 ,副教授,博士.
第 31卷 5期
200 8年 9月 　　 安 徽师 范大 学 学报(自然科学版)Journal of Anhui Normal University(Natural S cience) Vol.31 No.5Sep .2 0 0 8
DOI :10.14182/j.cnki.1001-2443.2008.05.008
0.08g ;NaHCO3 ,0.1g;KCl , 0.025g;FeCl3 ,0.15mL;土壤浸提液 ,2mL.
1.2.3　942 培养基主要成分(/L)　NaNO3 , 1.5g;K2HPO4·3H2O , 0.04g;MgSO4·7H2O , 0.075g;CaCl2·
2H2O ,0.036g ;柠檬酸 ,0.006g;柠檬酸铁铵 , 0.006g;EDTA , 0.001g;Na2CO3 , 0.02g ;蒸馏水 , 919g.
1.3　培养方法
　　实验前一周 ,两种藻类分别进行扩大培养 ,培养条件为:光照度 4000lx , 光暗比 12h:12h ,培养箱中的温
度 24±2℃ ,每天摇动培养瓶 3-5次 ,使藻类生长进入对数生长期.
1.4　实验设计
　　采用各藻的培养基配制鞣花酸母液 ,再根据实验确定的浓度梯度 ,采用相应培养基稀释 ,现用现配.
　　取对数生长期的铜绿微囊藻和斜生栅藻 10mL 分别加入 100mL 的锥形瓶中 ,再加入稀释的糅花酸溶
液 ,使各藻的起始 OD值均为 0.1 ,鞣花酸最终浓度分别为 0.3 、0.6 、0.9mmol/ L;另各设一个空白对照即只
含对应的培养基和相同浓度的藻液 ,每组三个平行.各组置 1.3相同条件下进行培养 ,实验期为 7d.每隔 48h
计细胞数和测 OD值.
1.5　测定方法
　　细胞计数采用血球计数板计数.
　　斜生栅藻藻液于 680nm ,铜绿微囊藻于 650nm光波长处测定 OD值.
1.6　数据处理
1.6.1　相关性检验　细胞数与 OD值之间的相关程度采用 SPSS 13.0统计软件包作直线相关性分析 ,求出
它们的相关系数和回归方程.
1.6.2　显著性检验 　比较各实验组中藻细胞数和 OD 值的变化情况 ,用单因素方差分析(one -way
ANOVA)进行显著性检验(P<0.05 表示有显著性差异;P <0.01表示有极显著性差异).
1.6.3　鞣花酸对藻类生长的抑制率　鞣花酸对藻类生长抑制率的公式为:IR(%)=(1-N/N0)×100 ,其
中:IR———抑制率;N ———加入鞣花酸溶液组藻密度(个/ml);N0 ———对照组藻密度(个/ml),将鞣花酸浓度
与生长抑制率作一元线性回归 ,求出半效应浓度 EC50(mmol/L).
1.6.4　计算比增长率　比增长率公式为:μ=In(x n/xn-1)/(t n-t n-1),式中μ为比增长率;xn , xn-1分别为当
天和 2天前的 OD值;tn , tn-1分别对应于 xn , x n-1的培养时间.
2　结果与分析
2.1　细胞数与 OD值的相关性检验
　　铜绿微囊藻和斜生栅藻 OD值对细胞数的回归方程见表 1.表中各组的 y 代表细胞数(×104 个/ml), x
为OD值 , r为相关系数 ,两种藻处理组的回归方程如下:
表 1　铜绿微囊藻和斜生栅藻各处理组的OD值对细胞数的回归方程和相关系数
Tab.1　Regression equations and Correlation Coef ficients between the treatments
and OD values of Microcystis aeruginosa and Scenedesmus arcuatus Lemm
0.3mmol/ L 0.6mmol/ L 0.9mmol/ L 对照组
铜绿微囊藻 y=27.312x+31.245 y=31.157x+23.333 y=41.386x+19.633 y=61.329x-0.622
r=0.8654 r=0.9216 r=0.9415 r=0.9902
斜生栅藻 y=16.639x+18.367 y=19.114x+2.933 y=16.971x+57.433 y=27.342x+68.717
r=0.6971 r=0.8923 r=0.9413 r=0.8369
　　由表 1可知 ,铜绿微囊藻的细胞数和 OD值之间的相关性非常显著 , r 值均在 0.86 以上 ,斜生栅藻的细
胞数和OD值的相关性也仅在低浓度时(0.3mmol/L)相对不明显 ,所以后面主要采用了 OD值来进行分析.
2.2　鞣花酸对藻生长量和比增长率的影响
　　由图 1 ,表 2可知:铜绿微囊藻 0.3mmol/L 处理组中的OD值比对照组的 OD值大 ,呈现上升的趋势 ,这
表明在该浓度时鞣花酸对铜绿微囊藻的生长有一定的促进作用;在 0.6mmol/L 处理组中 ,OD值则呈现下降
趋势 ,7天后该处理组的OD值比起始值下降了 38%;在 0.9mmol/ L的处理组中 ,这种下降趋势更加明显 ,7
天后该处理组的 OD值比起始值下降了 68%,表现出极强的抑制作用.与此相一致的是铜绿微囊藻各处理
组的最大比增长率的变化 ,0.3mmol/L 浓度处理组的最大比增长率超过了对照组 ,0.6和 0.9mmol/L 浓度
470 安 徽 师 范 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 2008 年
处理组的最大比增长率远远低于对照组且呈现负值 ,说明该浓度的鞣花酸对铜绿微囊藻的生长有着抑制作
用 ,且浓度越大其抑制作用越显著.
　　而在斜生栅藻的处理组中(见图 2 ,表 3),鞣花酸浓度为 0.3-0.6mmol/L 时表现为 OD值逐渐上升 ,斜
生栅藻最大比增长率在该浓度范围内也随着处理浓度的增大而升高 ,说明该浓度范围鞣花酸对斜生栅藻生
长有着良好的促进作用.而当鞣花酸浓度为0.9mmol/ L时 ,其OD值则表现为明显的下降趋势 , 7天后该组的
OD值比起始 OD值下降了 48%,表现出较高的抑制效应 ,比增长率在培养中后期是负值 ,说明是负增长.
表 2　鞣花酸对铜绿微囊藻比增长率的的影响
Tab.2　The effect of ellagic acid on specific
growth rate of M.aeruginosa
鞣花酸浓度
(mmol/ L)
处　　理　　天　　数
1 3 5 7
0 0.215 0.216 0.080 0.172
0.3 0.239 0.251 0.069 0.145
0.6 0.058 -0.060 -0.068 -0.139
0.9 -0.083 -0.183 -0.211 -0.323
表 3　鞣花酸对斜生栅藻比增长率的的影响
Tab.3　The ef fect of ellagic acid on specif ic
growth rate of S.obliquus
鞣花酸浓度
(mmol/ L)
处　　理　　天　　数
1 3 5 7
0 0.268 0.135 0.252 0.050
0.3 0.299 0.142 0.207 0.072
0.6 0.349 0.076 0.269 0.122
0.9 0.078 -0.184 -0.078 -0.163
图 1　不同浓度鞣花酸(mmol/ L)对铜绿微囊藻 OD 值的影响　　　　图 2　不同浓度鞣花酸(mmol/ L)对斜生栅藻 OD值的影响
Fig.1　T he effect of dif ferent concent ration ellagic acid(mmol/ L)　　　Fig.2　The ef fect of diff erent concent ration ellagic acid(mmol/ L)
on OD values of M.aeruginosa 　　　　　　　　　　　　　　　on OD values of S.obliquus
2.3　鞣花酸不同浓度对两种藻液的抑制率
　　抑制率和 EC50按第 5天计算 ,由表 4可以看出 ,
在0.3mmol/ L 浓度时对铜绿微囊藻有促进作用 ,浓
度为 0.6mmol/ L 时开始表现出抑制效应 ,浓度为
0.9mmol/ L时抑制作用较显著 ,而低浓度的鞣花酸
对斜生栅藻没有抑制作用 ,当浓度达到0.9mmol/L
时 ,抑制率达到 80.59%.通过计算得出鞣花酸对铜
表 4　鞣花酸对两种藻类的抑制率(%)
Tab.4　The inhibition ratio of ellagic acid on
M.aeruginosa and S.obliquus(%)
藻　类 鞣花酸的浓度(mmol/ L)
0.3 0.6 0.9
铜绿微囊藻 -7.50 79.30 92.59
斜生栅藻 -1.34 -8.08 87.32
绿微囊藻作用的 EC50为 0.541mmol/L ,斜生栅藻 EC50为 0.746mmol/L ,表明鞣花酸对铜绿微囊藻的抑制效
果较对斜生栅藻好.
3　讨　论
　　本实验主要研究了一种常见的酚酸类物质-鞣花酸对藻的抑制作用.比较鞣花酸对铜绿微囊藻和斜生
栅藻的抑制效应可知:鞣花酸的浓度及其所作用的藻类在化感作用过程中起着决定性的作用.化感物质浓度
相同而藻不同时其结果会有很大差异 ,如鞣花酸在 0.6mmol/ L 范围内呈现出对铜绿微囊藻的抑制作用 ,而
对斜生栅藻的生长起促进作用;同样 ,藻相同而鞣花酸浓度不同结果也不相同 ,即在低浓度条件下鞣花酸会
促进藻类的生长 ,而超过一定浓度后则表现出抑制效应且抑制效果明显.这种“低促高抑”现象前人也有报
道[ 9 ,10] .张庭廷等[ 11]认为这种现象可能是因为低浓度的酚酸在一定程度上改变了细胞膜的通透性 ,使细胞
容易从环境摄取营养 ,有利于其生长;当化感物质浓度增加到超过细胞膜能承受的阈值时就会引起细胞膜的
47131卷第 5期　　　　　　　郑春艳 ,张庭廷:　鞣花酸对铜绿微囊藻和斜生栅藻的生长抑制作用
破坏 ,导致细胞肿胀 、破裂.
　　酚酸类物质的化感机理也有一些报道.Bjum[ 12]曾报道了一些酚酸类物质能够阻碍水的传导和植物根对
营养的吸收从而导致抑制生长.Einhelling 认为酚酸可以整体进入细胞膜 ,它们可能产生细胞膜的去极化和
改变离子的流入量导致抑制生长.Baziramakenga[ 13]在研究酚酸对作物生长发育影响时发现 ,用酚酸处理后
能增加大豆根系对电解质离子的渗透量 ,降低根系胞外硫氢基的含量 ,诱导类脂的过氧化作用 ,抑制过氧化
物酶与过氧化氢酶的活性 ,从而破坏细胞膜的完整性而影响大豆对营养物质的吸收进而导致抑制生长.张庭
廷等[ 11]认为酚酸的抑藻机理可能与酚酸胁迫下藻细胞自由基的产生增加以及膜脂质过氧化有关.
　　由于酚酸类物质是植物体内一类重要的次生代谢产物 ,具有良好的生态安全性.因而有效利用酚酸类化
感物质的抑藻特性在水华的治理和控制中可能会有着重要意义.
参考文献:
[ 1] 　吴国芳.植物学[ M] .北京:高等教育出版社 , 1992.
[ 2] 　彭海清 ,潭章荣 ,高乃云 ,等.给水处理中藻类的去除[ J] .中国给水排水 , 2002 , 18(2):29-31.
[ 3] 　孙文浩 ,余叔文 ,杨善元 ,等.凤眼莲根系分泌物中的克藻作用[ J] .植物生理学报 , 1993 , 19(1):92-96.
[ 4] 　J IN Z H , ZHUANG Y Y , DAI S G , et al.Isolatin and identif icat ion of ext ract s of Eichhornia crassipes and their alleopathic effect s on algae[ J] .
Bull.Envi ron.Con tam.Toxical.2003 ,71:1048-1052.
[ 5] 　NAKAI S , INOUE Y , HOSOM I M , et al.Myr iophyl lum spicatum released allelopathic polyphenols inhibiting growth of blue-green algae
Microcyst is aeruginosa [ J] .Water Res , 2000 , 34:3026-3032.
[ 6] 　ELISABETH M G , DANIELA E , ENIKO I.Allelopathic activity of Ceratophyllum demersum L.and Najas marina ssp.intermedia(Wolfgang)
Casper[ J] .Hydrobiologia , 2003 , 506-509.
[ 7] 　ALITTA G , GRECA N D , MONACO D , et al.In vi to algal g row th inhi tion by phytotoxins of Typha latif loia[ J] .J Chen Ecol , 1990 , 16:2637-
2646.
[ 8] 　GOPAL B ,GOEL U.Compet ition and allelopathy in aquat ic plant communities[ J] .The Botanical Review , 1993 , 59(3):155-210.
[ 9] 　XU Z H(徐正浩), GUO D P(郭得平), YU L Q(于柳青), et al.Molecular biological study on the action mechanism of rice allelochemicals
against weeds[ J] .Chin J Appl Ecol(应用生态学报), 2003 , 14(5):829-833(in Chinese).
[ 10] 　INDERJIT J C , STREIBIG M O.Joint action of phenolic acid mixtu res and it s signif icance in allelopathy research[ J] .Physiologia Plant tarum ,
2002 , 114:422-428.
[ 11] 　张庭廷 ,吴安平 ,何梅 ,等.酚酸类物质对水华藻类的化感作用及其机理研究[ J] .中国环境科学 , 2007 , 27(4):472-476.
[ 12] 　吴凤芝 ,赵凤艳 ,马凤鸣.酚酸物质及化感作用[ J] .东北农业大学学报 , 2001 , 32(32):313-319.
[ 13] 　BAZIRAMAKENGA R.LEROUK G D , SIMARD R R.Effects of benzoic and cinamic acid on mineral composition and chlorophyll content of
soybean[ J] .J C hem Ecol , 1995 , 20:2821-2833.
Growth Inhibition of Ellagic Acid on Microcystis aeruginosa
and Scenedesmus obliquus
ZHENG Chun-yan , 　ZHANG Ting-t ing
(College of Life S ciences , Anhui Normal University , The Key Laboratory of Biot ic Environment and Ecological S afety in Anhui Province , Wuhu
241000 , China)
Abstract:This paper studied the inhibitory effects of dif ferent concentration ellagic acid on Microcy stis
aeruginosa and Scenedesmus obliquus by comparing the number and OD value of the cells of the treatment w ith
that of the control group at the same time.The data w ere analysed by the calculating of IR , t-test and so on.
The results showed that IR w ere both more than 85%.Microcystis aeruginosa g row th w as obviously inhibited at
0.6mmol/L ellagic acid , while Scenedesmus obliquus 0.9mmol/L.These conclusions provided a new method to
control w ater bloom .
Key words:ellagic acid;Microcystis aeruginosa;Scenedesmus obl iquus;grow th inhibition
472 安 徽 师 范 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 2008 年