微藻在食品、營養(yǎng)和保健等領域具有重要應用價值，開發(fā)微藻資源可獲得人類大量需求的高附加值生物活性物質，同時也是獲得再生生物能源的理想途徑。但隨培養(yǎng)規(guī)模逐步擴大，敵害生物污染嚴重制約著微藻規(guī)模化培養(yǎng)過程，限制其生物資源開發(fā)。其中以浮游動物對藻類攝食危害最為嚴重，輕者影響微藻生長，重者則會在幾天時間內將微藻食光，造成嚴重的經濟損失。但目前在微藻工程化培養(yǎng)中尚缺乏有效的污染控制方法。本實驗基于浮游動植物的基本生物學特征差異，在篩選輪蟲高毒性植物源殺蟲劑的基礎上，獲得具有增效作用的植物源殺蟲劑二元復配，研究了植物源殺蟲劑單劑和增效二元復配對微藻培養(yǎng)中輪蟲污染的控制效果，探討其使用經濟性和實用性，并初步了解植物源殺蟲劑對輪蟲毒性的作用機理，以期為微藻工程化培養(yǎng)中敵害生物防治提供理論和技術指導。
主要結果如下：
1、通過測定4種植物源殺蟲劑（苦皮藤素、印楝素、苦參堿和川楝素）對褶皺臂尾輪蟲的急性毒性，篩選出3種對輪蟲高急性毒性的植物源殺蟲劑—苦皮藤素、苦參堿和川楝素，并得到其24h內的有效致死濃度（LC50），分別為0.175mg/L、0.061mg/L和2.132×10-3mg/L；亞致死濃度苦皮藤素（≥0.110mg/L）、苦參堿（≥0.050mg/L）和川楝素（≥0.191×10-3mg/L）對輪蟲個體繁殖和種群累積具強慢性毒性，可顯著降低輪蟲個體凈生殖力、內稟增長率和周限增長率，并縮短其時代時間；種群抑制效應具有明顯的劑量依賴性和時間依賴性，藥物濃度越高，作用時間越長，對輪蟲種群繁殖的抑制作用越強。
2、研究植物源殺蟲劑單劑對海水微藻培養(yǎng)中輪蟲污染的控制效果，結果表明：（1）全致死濃度（LC100）苦皮藤素（0.316mg/L）可在24h內快速殺滅微擬球藻中褶皺臂尾輪蟲，同時對微擬球藻凈光合放氧和呼吸速率均無顯著影響，藻細胞保持正常生長分裂，但其色素含量有降低，微藻生物量可達到空白對照組84%；（2）相比苦皮藤素，川楝素對抑制褶皺臂尾輪蟲種群繁殖慢性毒性更強，LC30~LC50（1.755~2.132×10-3mg/L）濃度川楝素在48~72h內有效降低輪蟲種群密度，并導致存活輪蟲產生明顯的拒食反應，輪蟲懷卵率和種群密度均維持在較低水平，同時對小球藻和微擬球藻光化學效率無明顯抑制作用，藻細胞平均比生長速率與空白對照無顯著差異?？嗥ぬ偎睾痛ㄩ貙Νh(huán)境非靶標生物低毒或無毒，同時具有易降解、殘留量低、價格低廉等優(yōu)勢，是微藻培養(yǎng)中控制輪蟲污染的有效候選藥物。
3、苦皮藤素、苦參堿和川楝素二元復配對褶皺臂尾輪蟲的聯(lián)合毒性同時受復配藥物種類和復配比例影響，苦參堿和川楝素均以神經系統(tǒng)為主要作用靶標，其二元復配對輪蟲聯(lián)合毒性以相加作用為主；苦皮藤素/苦參堿和苦皮藤素/川楝素復配中，隨苦參堿或川楝素含量增加，二元復配聯(lián)合毒性基本呈增強趨勢；復配比例達到1:9時，苦參堿或川楝素含量可充分抑制輪蟲體內對苦皮藤素的解毒酶系統(tǒng)，從而導致苦皮藤素對輪蟲毒性增強，二元復配表現(xiàn)為增效作用，提示可通過應用苦皮藤素/苦參堿（1:9）或苦皮藤素/川楝素（1:9）提高輪蟲防治效率，減少藥劑使用量，進而降低防治成本。
4、基于低劑量多次添加的防治策略，連續(xù)四次添加0.006mg/L苦皮藤素/川楝素（1:9）增效混劑，可破壞輪蟲消化系統(tǒng)、麻痹神經系統(tǒng)，引起輪蟲生理紊亂并最終抑制輪蟲能量吸收，從而在四天內逐漸降低輪蟲種群密度（至1尾/ml），有效控制種群繁殖；期間增效混劑對小球藻和微擬球藻細胞實際光化學效率（φPSII）和光能利用效率（α）無抑制作用，細胞密度保持連續(xù)增長，其色素含量達到空白對照組70~90%。增效復配藥劑控制輪蟲污染可明顯減少單劑使用量30~90%，降低對環(huán)境非靶標生物的潛在毒性，同時減少藥劑經濟成本29%以上，有效降低輪蟲污染的防控成本。
5、戶外培養(yǎng)實驗表明，兩次添加0.003~0.006mg/L苦皮藤素/川楝素（1:9）增效復配在3天內有效抑制了鈍頂螺旋藻中的萼花臂尾輪蟲種群繁殖，對螺旋藻生物量、葉綠素和藻藍蛋白含量無顯著抑制作用；與目前生產中常用的碳酸氫銨方法相比較，0.003mg/L增效復配通過抑制輪蟲繁殖可長期控制輪蟲污染；碳酸氫銨處理組中由于氨揮發(fā)，培養(yǎng)后期輪蟲種群將有部分恢復；碳酸氫銨和增效復配對螺旋藻藻絲形態(tài)均無明顯影響；但碳酸氫銨作用短期內對螺旋藻生長抑制作用較強，增效藥劑控制輪蟲污染后螺旋藻生物量可達更高水平；增效復配可增加螺旋藻培養(yǎng)經濟收入，在螺旋藻戶外大規(guī)模培養(yǎng)控制輪蟲污染中具有較高的實用性和經濟可行性。
6、以川楝素為例初步研究了植物源殺蟲劑對輪蟲毒性機理，表明LC30~LC70（1.755~2.59×10-3mg/L）濃度川楝素可改變輪蟲體壁細胞膜的膜蛋白結構，引起細胞內外滲透壓失衡，輪蟲體壁出現(xiàn)明顯褶皺；導致存活輪蟲個體體長和體寬均明顯縮小，體積迅速減小，并促使胃蛋白酶-底物中間體形成，但抑制酶-底物復合物進一步分解，從而降低胃蛋白酶酶促反應速度，同時抑制類胰蛋白酶-底物復合體形成，降低類胰蛋白酶酶促反應速度，從而引起輪蟲明顯的拒食反應，并隨川楝素濃度升高，拒食反應越明顯。
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