全 文 ：　　福建水产 , 2009年 12月第 4期 NO.4
　JOURNALOFFUJIANFISHERIES Dec.26.2009
　　基金项目:农业部公益性行业 (农业)科研专项经费项目 (nyhyzx07-043-12);福建省科技厅公益项目 “鳗
池藻相人工定向控制技术研究与应用示范”
Cu2+对四尾栅藻和水华微囊藻增殖的影响
林　泽1, 2 , 薛凌展 2 , 黄种持 2 , 黄柳婷 2 , 吴妹英 2 , 高如承 1
(1.福建师范大学生命科学学院 , 福建 福州 350108;2.福建省淡水水产研究所 , 福建 福州 350002)
摘要:本实验研究了不同铜离子浓度对鳗鱼土池中两种优势浮游藻类生长的影响。结果表明:当 Cu2+
质量浓度为 80μg/L～ 640μg/L时 , 能促进四尾栅藻的生长 , 其中 160μg/L组的四尾栅藻比增长率达到最大
值 1.599, 当 Cu2+质量浓度为 1280μg/L～ 2560μg/L时对四尾栅藻细胞的增殖起到明显的抑制作用。 而水
华微囊藻对铜离子更加敏感 , Cu2+质量浓度在 40μg/L～ 640μg/L范围内 , 对水华微囊藻均产生不同程度的
抑制作用 , 其中以 640μg/L抑制最为明显 , 其比增长率为最小值 -1.425。
关键词:Cu2+;四尾栅藻;水华微囊藻;生长
　　近年来 , 随着水产养殖密度的不断提高 , 水
体富营养化现象越来越严重。夏秋两季随着温度
的升高 , 鳗池中蓝藻爆发式增殖 , 速率大大超过
绿藻而引发蓝藻水华 , 给鳗鱼养殖业带来了巨大
的困扰 。传统上使用硫酸铜等化学药剂 (统称
杀藻剂)来控制水中藻类的繁殖 , 用量往往比
较盲目 , 将一些对鳗鱼生长有益的藻都杀死 , 造
成鳗池透明度过高 , 不利于鳗鱼的生长。所以寻
找一个合适的硫酸铜浓度 , 对于稳定鳗池藻相具
有重要的意义。因此本文选择鳗鱼土池中养殖过
程中常见的优势绿藻———四尾栅藻和优势蓝藻
———水华微囊藻作为实验研究对象 , 探讨不同铜
离子浓度下两种藻类的细胞增殖和叶绿素 a含量
的变化状况 , 以期得到合适的铜离子浓度 , 控制
和稳定鳗鱼土池中的藻相 , 并选择性的保留对鳗
鱼生长和品质有益的浮游藻类 , 实现鳗鱼健康生
态养殖的目的。
1　材料与方法
1.1　藻种
实验所用:四尾栅藻 (Scenedesmusquadri-
cauda)和水华微囊藻 (Microcystisflos-aquae)
购自于中科院武汉水生所藻种库。实验前藻种经
120h“铜饥饿 ” 处理 [ 1] , 实验前 48h将两种藻
分别加入无铜离子的 SE和 BG11培养基 。
1.2　培养
培养容器为 500ml锥形瓶 , 每瓶装入 500ml
经铜饥饿的藻 。光照培养室内培养 , 培养温度
(25±1)℃, 光照度 2500lux, 光暗比 12h∶12h。
实验共设 7个浓度梯度和一个对照组 (水华微囊
藻: 0μg/L, 40μg/L, 80μg/L, 120μg/L,
160μg/L, 240μg/L, 320μg/L, 640μg/L;四尾
栅 藻: 0μg/L, 80μg/L, 160μg/L, 320μg/L,
640μg/L, 1280μg/L, 1920μg/L, 2560μg/L),
每组 3个平行样 , 置于光照培养室内培养。为减
少因光照不均匀可能造成的影响 , 每隔 4 ～ 5h摇
动培养液并更换锥型瓶位置 1次。
1.3　生物量测定
1.3.1　藻细胞数量的计算
采用血球技术板在 OLYMPUS显微镜下以显
微镜视野法进行计数。自接种起每日定时采样
计数 。
1.3.2　叶绿素 a含量的测定
每日每组定时取 50ml藻液经 0.45μ玻璃纤
维滤膜抽滤 , 加入 9ml90%丙酮混匀 , 放置 4℃
冰箱内抽提 , 每隔 6h振荡一次。 24h后将抽提
液经 4000r/min离心 10min, 吸取上清液 , 经
754型可见分光光度计测定其在 630nm、 647nm、
　第 4期 林　泽等:Cu2+对四尾栅藻和水华微囊藻增殖的影响
664nm、 750nm处的吸光值 , 并计算叶绿素 a的
含量 , 计算公式:
ρchl-a=(11.85E664 -1.54E647 -0.08E630)·
v/V· L
式中:ρchl-a———样品中叶绿素 a的含量
(μg/L)
v———样品提取液的体积 (ml)
V———过滤水样的体积 (L)
L———测定池光程 (cm)[ 2]
1.3.3　藻比增长率计算
根据每日测得的生物量 , 按以下公式计算藻
比增长率[ 3] (μ):
μ=ln(xn-xn-1)/ (tn-tn-1)
式中 , xn为当天的细胞数值 , 个 /mL;xn-1
为前一天的细胞数值 , 个 /mL;tn为对应于 xn的
培养天数 /d。tn-1
为对应于 xn-1的培养天数 /d。
1.4　数据处理
本实验的数据均由 SPSS11.5软件进行单因
素方差分析比较
2　结果与分析
2.1　铜离子对四尾栅藻和水华微囊藻细胞增殖
的影响
从四尾栅藻细胞数量的连续检测数据来看
(图 1), 0 ～ 640μg/L五个组的栅藻细胞数均呈
现出递增的趋势 , 其中以 160μg/L组的栅藻细
胞增殖速度最快 , 显著高于对照组 (p<0.05),
其第 6天时的栅藻数量比对照组高 32.3%, 日
平均增长速度是对照组的 1.28倍。 1280μg/L组
的栅藻呈现出了先降后升的趋势 , 第 6天时 ,
1280组的栅藻数量仅略低于对照组 , 两组之间
差异 不显 著 (p>0.05)。 而 1920μg/L和
2560μg/L两组的四尾栅藻数量均显著低于其他
组 (p<0.05), 其中 2560μg/L组的栅藻增长速
度最慢 , 第 5天和第 6天时 , 其呈现出了负增长
的趋势 , 最终 的栅藻 数量 仅为对 照组 的
48.95%, 显著抑制了四尾栅藻的细胞增殖。
从水华微囊藻细胞增长的情况来看 (图 2),
0 ～ 320μg/L组均呈现出了增长的趋势 , 其中以
对照组的日平均增长量最高 , 达到 5.4 ×
105cel/天 , 显著高于处理组 (p<0.05), 而
640μg/L组的水华微囊藻呈现出负增长的趋势 ,
日平均增长量为 -1.2×105cel/天 , 显著低于其
它各组 (p<0.05)。其最终的藻细胞个数仅为
对照组的 12.89%, 说明 40μg/L对水华微囊藻
的细胞增长起到抑制作用。
2.2　铜对四尾栅藻和水华微囊藻叶绿素 a含量
变化的影响
由图 3可见 , 0 ～ 640μg/L组的藻类的叶绿
素 a含量均呈现出增长的趋势与图 1相似 , 80,
160, 320和 640μg/L4组中的栅藻叶绿素 a含量
均高于对照组 , 其中以 160μg/L组的叶绿素 a含
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福 建 水 产 总第 123期
量最高 , 显著高于对照组和其他处理组 (p<
0.05), 第 6天时 , 160μg/L组的叶绿素 a浓度
比对照组高 40.11%。 1280μg/L和 1920μg/L两
组的叶绿素 a浓度均呈现了先降后升的趋势 , 其
中以 1280μg/L最为明显 , 第 6天时 , 1280μg/L
的叶绿素 a浓度略低于对照组差异不显著 (p>
0.05), 2560μg/L在第 3天和第 4天时略有所回
升 , 但是第 5天和第 6天时其叶绿素 a含量急剧
下降 , 第 6天 2560组的叶绿素浓度仅为对照组
的 33.57%, 显著低于其他组 (p<0.05)。
由图 4可知 , 除了 40μg/L组外 , 其它处理
组的叶绿素 a含量均显著低于对照组 (p<
0.05)。从总体的增长状况来看 , 0 ～ 120μg/L4
组的叶绿素 a含量呈现递增的趋势 , 160, 240 ,
320μg/L从第 3天开始出现了停滞增长的现象 ,
直到第 6天略有所恢复 。而 640μg/L组则始终呈
现出负增长的趋势 , 显著低于其他各组 (p<
0.05), 其最终的叶绿素 a浓度仅为 58.65μg/L,
比对照组下降了 87.11%。
2.3　不同 Cu2+浓度下四尾栅藻和水华微囊藻比
增长率的变化情况
由图 5可知 , Cu2+浓度在 80 ～ 640μg/L对
四尾栅藻比增长率产生了促进效应 , 其中铜离子
浓度在 160μg/L时 , 四尾栅藻的比增长率达最
大值 2.207。 Cu2 +浓度在 1280 ～ 2560μg/L对四
尾栅藻生长产生抑制效应 , 其中铜离子浓度为
2560μg/L, 四尾栅藻的比增长率达到最小值
-0.46。
由图 6可知:随着 Cu2+浓度的升高 , 水华
微囊藻的比增长率呈现递减趋势 , 以 40μg/L最
高 , 值为 4.178。 640μg/L最低 , 为 -1.425。
3　讨论
从藻细胞的计数结果来看 , 四尾栅藻对铜离
子的耐受性远大于水华微囊藻 , 在 640μg/L时 ,
水华微囊藻已经死亡 , 而四尾栅藻细胞仍呈现增
长 , 且其细胞增殖速度超过了对照组 , 说明低浓
度的铜离子对四尾栅藻具有促进作用。有研究认
为铜离子作为一种微量元素与其他的微量元素的
有机结合从而促进藻类细胞的增殖 , 而这种作用
在铜离子质量浓度较低的情况下表现的更为明
显[ 4] 。当铜离浓度超过四尾栅藻的抵抗力后 ,
Cu2+进入藻细胞作用于藻蛋白体 , 使藻细胞中藻
胆体的光吸收和荧光强度显著下降 , 抑制其对光
能的吸收与利用 , 从而起到抑制藻类增长。而水
华微囊藻对铜离子比较敏感的原因可能是因为水
华微囊藻细胞中含有一种特殊的蛋白质叫藻蓝蛋
白 , 该蛋白与铜离子结合容易变性 , 使其光吸收
和荧光减弱 , 影响光合作用的进行 [ 5] , 抑制藻细
胞的增殖 。
从两种藻的叶绿素 a含量分析结果来看 , 80
～ 640μg/L范围内四尾栅藻叶绿素 a的含量高于
对照组 , 而水华微囊藻在 80 ～ 640μg/L范围内
叶绿素 a含量均低于对照组 , 进一步说明四尾栅
藻对铜离子的耐受性高于水华微囊藻 , 当铜离子
浓度在 80 ～ 640μg/L范围内 , 铜离子作为四尾
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　第 4期 林　泽等:Cu2+对四尾栅藻和水华微囊藻增殖的影响
栅藻细胞内叶绿体和线粒体电子传递链的组成部
分 , 是促进藻细胞光合作用及生长的重要因
素 [ 6.7] 。此外 , 有研究表明低浓度的铜离子可提
高藻类新陈代谢过程和膜的稳定性 , 并且对于阻
止叶绿素的丧失具有一定的帮助[ 8] 。从藻的免疫
系统来看 , 低浓度的铜离子可促进抗氧化酶活性
的提高 , 从而增强藻类自身清除自由基的能力 ,
提高叶绿素和蛋白质的含量。而对于 80 ～
640μg/L浓度下的水华微囊藻以及处于高浓度铜
离子下的四尾栅藻来说 , 叶绿素的丧失可能是由
于铜离子浓度范围已各自超过了两种藻的耐受
性 , 在铜离子的诱导下产生大量的自由基 , 促使
叶绿体膜发生过氧化所致 [ 9] 。而且高浓度的铜离
子促使类囊体片层结构解体破坏进而影响到藻类
的光合作用 , 阻碍藻细胞的增殖[ 10 ～ 12]
从不同浓度 Cu2+对两种藻的生长系数的影
响来看 , 在 80 ～ 640μg/L浓度范围内 , 对四尾
栅藻细胞的生长增殖起到了促进的作用 ,
160μg/L是它的最适生长浓度 , 说明一定浓度的
Cu2 +对四尾栅藻的细胞增殖有积极的效应。而
对于水华微囊藻而言 , 随着铜离子浓度的升高 ,
对其增长的抑制作用逐级递增 。说明了水华微囊
藻对铜离子比较敏感 , 这可能与其自身的一些免
疫酶活性变化有关 , 希望今后能从这个方向入
手 , 继续对其生理特点进行研究。
4　结论
从实验结果来看 , 当 Cu2+质量浓度为
80μg/L～ 640μg/L时 , 可以达到有效地抑制水华
微囊藻增殖的目的 , 而且该浓度范围对四尾栅藻
的增殖又起到促进的作用 。实验结果实现了生产
上去除爆发式增殖的蓝藻而保留绿藻的目的 , 为
今后鳗池土池养殖过程中藻相控制和稳定等方面
提供有力的科学依据 。
参考文献
[ 1] 沈韫芬 , 章宗涉 , 龚循矩.微型生物监测新技术
[ M] .北京:中国建筑工业出版社 , 1990:143-
151.
[ 2] 叶济宇.关于叶绿素含量测定中的 Amon计算公式
[ J] .植物生理学通讯 , 1985 (6):69.
[ 3] 胡小贞 , 马祖友 , 易文利.4种不同培养基下铜绿
微囊藻和四尾栅藻生长比较 [ J] .环境科 学研究 ,
2004, 11 (17):55-57.
[ 4] 李慧敏 , 李玉华.Cu2+对栅藻和鱼腥藻增殖的影响
[ J] .安全与环境学报 , 2007, 7 (3):13-16.
[ 5] 李建宏 , 邰子厚 , 曾昭琪.Cu2+对蓝藻 Spirulina
maxima光合作用的抑制机理 [ J] 植物生理学报 ,
1997, 23 (1):77-82.
[ 6] BurdaK, KrukJ, SchmidGH, etat.2003.Inhibi-
tionofoxygenevolutioninphotosystemIIbyCu(II)i-
onsisassociatedwithoxidationofeytoehromeb[ J] .
BiochemJ, 371:597-601.
[ 7] YruelaI, AlfonsoM, BaronM, eta1.2000.Copper
efectontheproteincompositionofphotosystemII[ J] ,
PhysiolPlant。 ll0:551-570.
[ 8] 高　健 , 孙明珠 , 王擎运.铜离子对湛江等鞭金藻
生长的影响 [ J] .海洋水产研究 , 2007.28 (4):
54-58.
[ 9] AustSD, MarehouseLA, ThomasCE.1985.Role
ofmetalsinoxygenradicalreactions[ J] .JFreeRadio
BiolMed.1:3-25.
[ 10] VassilevA, LidonF, CamposPS, eta1.2003.
Cu2+inducedchangesinchloroplastlipidsandphoto-
systemIIactivityinbarleyplants[ J] .BulgJPlant
Physiol, 29:33-4.
[ 11] PatsikkaE, AroEM, TyystjarviE.2001.Mecha-
nismofcopper-enhancedphotoinhibitioninthylakoid
membranes[ J] .PhysiolPlant.113:42 150.
[ 12] 刘春光 , 孙红文 , 张楠.二价铜离子对川蔓藻
(Ruppiamaritima)的毒害作用研究 [ J] .环境科
学学报 , 2006, 26 (11):1870-1874.
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福 建 水 产 总第 123期
EfectsofCu2+ontheCelMultiplicationofScenedesmusand
Microcystisflos-aquaeatDiferentConcentrations
LINZe1 , 2 , XUELing-zhan2 , HUANGZhong-chi2 , WUMei-ying2 , GAORu-cheng1
(1.CollegeofLifeSciences, theFujianNormalUniversity, Fuzhou350108, China;
2.FujianProvincialInstituteofFreshwaterFisheries, Fuzhou350002, China)
Abstract:ThepaperintendstointroduceourstudyabouttheefectofCu2+onthecellmultiplicationoftwopredominantspecies
ofalgaineelspond.TheresultshowedthatthecellofScenedesmuswouldincreasewhentheconcentrationsofCu2+rangedfrom
80μg/L～ 640μg/L, andproducethemaximumofgrowthratewhentheconcentrationsofCu2+at160μg/L.However, thecell
multiplicationofScenedesmuswouldbeinhibitedremarkablyattheconcentrationofCu2+from1280μg/L～ 2560μg/L.ButMicro-
cystisflos-aquaeismuchmoresensitivewithCu2+, itinducedinhibitionofdiferentextentwhentheconcentrationsofCu2+
rangedfrom40μg/L～ 640μg/L, especiallyCu2+at640μg/L, thegrowthratewasjustonly-1.425.
Keywords:Cu2+;Scenedesmus;Microcystisflos-aquae;Growth
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