基于化感物质释放特性的沉水植物抑藻作用模式研究进展

第40卷第6期2016年11月水生生物学报ACTAHYDROBIOL0GICAS1NICAVO1．40．N0．6NOV．．2016f、／、_、，、’、，、～5综述f0，、，、，、．基于化感物质释放特性的沉水植物抑藻作用模式研究进展高云霓董静何燕，葛芳杰刘碧云吴振斌(1．河南师范大学水产学院，新乡453007；2．中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室，武汉430072；3．四川农业大学环境学院，成都611130)摘要：沉水植物对藻类的化感抑制作用，是沉水植物获取竞争优势和维持清水稳态的重要机制之一。化感物质是由植物产生并释放到水环境中的次生代谢产物，化感物质的有效释放和作用是实现沉水植物化感抑藻作用的关键环节。因此，在化感物质释放水平阐明沉水植物化感抑藻的作用模式、过程和机制具有重要意义。通过比较沉水植物化感物质释放到水环境中的种类、含量和常规急性毒性测试中化感物质的抑藻效果，发现沉水植物化感物质在释放水平上的作用模式不同于常规急性毒性试验中的单次作用。为了回答沉水植物化感物质在释放水平如何高效抑藻的问题，结合化感物质的释放特性，重点从化感物质的联合作用和持续作用等角度探讨沉水植物化感抑藻的作用模式，提出沉水植物可能通过多种化感物质低剂量持续释放的方式，实现对目标藻类的持续协同控制。今后有必要进一步结合沉水植物与目标藻类的共存系统与原位实验，借助分析化学、植物化学、细胞和分子生物学的技术手段，从生态学水平加强沉水植物化感抑藻作用机制研究。关键词：化感物质；释放含量；有效抑藻剂量；联合作用；持续作用中图分类号：Q142文献标识码：A文章编号：1000-3207(2016)06-1287．08化感作用广泛存在于自然界中，涵盖了植物、藻类、细菌和病毒等产生的次生代谢产物影响生态系统中生物生长和发展的任何过程。化感作用在影响农业和森林生态系统的生物群落中已显示其重要作用，研究成果己广泛应用于农作物增产、病虫害防治和森林生态平衡的维持等方面。为了与同样生活在水下的藻类等初级生产者在营养、光照和空间等方面形成有效竞争，沉水植物可以通过释放化感物质抑制藻类的生长。野外观察和室内模拟实验证实，常见的小二仙草科(Haloragidacea)、金鱼藻科(Cerat0phyllaceae)、眼子菜科(Potamoge—tonaceae)和水鳖科(Hydrocharitaceae)的多种沉水植物都具有化感抑藻效应。在水生态恢复工程实践中沉水植被的成功重建，也与沉水植物对藻类的化感抑制作用有关。相比于绿藻等其他藻类。沉水植物释放的化感物质对水华蓝藻能选择性抑制，部分化感物质对浮游动物和鱼类没有毒性，自然条件下易降解，不会在生态系统中积累[141，这些特征表明沉水植物化感物质在调控藻类群落结构及防控富营养化水体藻华污染等方面具有潜在应用价值一。Willis【l从方法学角度提出证明一个完整化感作用必须满足的6个条件，大量研究和综述己证实沉水植物对藻类的化感抑制现象，并从沉水植物体内及其种植水中分离鉴定出多类化感抑藻物质，如酚酸类、脂肪酸类、生物碱类、萜类和黄酮类物质：化感物质对藻细胞生理生化过程的作用研究初步揭示了沉水植物化感作用对藻细胞膜、光合系统、呼吸系统结构功能的影响机制，沉水植物化感物质可以通过对目标藻细胞的光合抑制、氧收稿日期：2015-09—21；修订日期：2016．03．10基金项目：国家自然科学基金(31500380)；河南省重点科技攻关项目(I52102210289)；河南省高等学校重点科研项目(15A240001)；河南师范大学青年科学基金(2014QK25)；河南师范大学博士启动课题(qdl4179)资助[SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(31500380)；KeyScientificandTechnologicalProjectofHenanProvince(15210221O289)；KeyScientificResearchProjectofCollegesandUniversitiesinHenanProvince(15A240001)；YouthScienceFoundationofHenanNormalUniversity(2014QK25)；DoctoralScientificResearchStart—upFoundationofHenanNormalUniversity(qd14179)]作者简介：高云霓(1982-)，女，土家族，湖北宜昌人；博士；主要研究方向为水环境化学生态学。E—mail：gaoyn@htu．cn通信作者：刘碧~：(1971—●，女，湖北武穴人；博士；主要从事水生态净化与恢复方面的科研工作。E．mail：