会仙岩溶湿地藻与微生物及其碳酸酐酶的碳效应研究

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1、会仙岩溶湿地藻与微生物及其碳酸酐酶的碳效应研究专业名称：生物化学与分子生物学申请人：陈羽指导教师：谢运球研究员论文答辩委员会拂～委员：摘要会仙岩溶湿地藻与微生物及其碳酸酐酶的碳效姓名：陈羽专业：生物化学与分子生物学应研究导师：谢运球研究员

2、IIIIIlUlIIIIIIIIIIIIIY2585072研究方向：酶与蛋白质化学年级：2011级碳酸酐酶(CA)广泛分布在各种类型生物细胞中，它能快速的催化C02和HC03"之间的相互转化，而C02是岩溶作用发生的重要驱动力。而水生藻类利用水体中的溶解无机碳时，使得岩溶水体中大量无机碳(DIC)被转化为有机碳而被固定下来形成碳汇效应。本文选择桂

3、林会仙岩溶湿地作为研究区，以研究其水化学变化为基础上，通过室内模拟实验来研究藻类及微生物的碳酸酐酶的碳效应。主要研究结果如下：(1)通过研究会仙岩溶湿地3个监测点(编号为1．3)水化学的昼夜变化、9个监测点(编号为I．IX)水化学与藻类的季节变化。在监测水化学昼夜变化过程中，主要研究溶解氧(DO)、溶解氧饱和度(HDO％)、HC03。、Ca2+以及pH的变化规律。结果表明DO的变化规律在3个监测点都呈现白天DO较高，晚上较低的规律，从溶解氧饱和度变化规律中验证了2、3号点在白天时间段主要表现为无机合成有机的过程。HC03’、Ca2+的变化规律与溶解氧的变化规律相反，白天低，晚上高，

4、而监测点浓度高低变化为1>2>3，呈现随水流方向浓度降低的趋势。对于pH的变化规律为2>3>1，其变化主要受水生植物吸收HC03影响。对9个监测点进行季节监测指标主要有水温、溶解氧(DO)、pH、电导率(EC)、叶绿素a(Chl．a)、蓝绿藻。监测结果表明，水温变化规律为夏季>秋季>春季>冬季，其主要受控于气温。DO呈现出来的规律则是冬季>秋季>夏季>春季，其与植物的光合作用有关。HC03’与Ca2+的浓度为冬季最高，秋季最低，表明了HC03"部分被水生植物或者藻类利用，而Ca2+的减少与温度有关系。通过电导率的变化规律验证了会仙岩溶湿地水中主要的离子为HC03。与Ca2+。pH值

5、春季为最高，这与HC03的变化规律并未吻合，表明pH的变化除了受HC03。影响外，还受植物体繁殖后分泌大量化感物质的影响。通过蓝绿藻与叶绿素a的关系，发现Ⅱ．Ⅳ监测点的藻较丰富，I、V．Ⅸ监测点的藻较单一。通过计算初级生物量推算出了藻类固定碳量约为6196．98tC／a，占总HC03的75．56％。T摘要(2)通过对会仙湿地所采水样进行藻、细菌的分离、培养以及常规分子测序鉴定，采用“水滴法”获得了8株可产生碳酸酐酶的藻种，选取了活性最高的作为实验材料进行分子鉴定。结果藻种鉴定为小桩藻(Characium．sp)，细菌为产碱假单胞菌(Pseudomonasalcaligenes)。(

6、3)通过小桩藻及产碱假单胞菌的室内模拟实验，研究其实验过程中水化学及生物量变化。实验分四组：空白组(A)、细菌组(B)、藻组(C)及菌与藻的混合组(D)。发现A组HC03"与C02的变化是分别稳定在2．8mmol／L、3．8mg／L，B组的HC03’、C02分别升高到3．0mmoUL、4．15mg／L，C组与D组的HC03分别降低到1．7mmol／L、1．85mmol／L。而C、D两组游离C02从初始值3．8mg／L下降到0mg／L，表明藻种(小桩藻)可同时利用HC03"与C02，碳酸酐酶的变化曲线可以验证这一点。而pH是随着HC03"的变化而变化，B组pH随着HC03"升高而降低

7、，C、D两组的pH明显在不断的升高，而通过pH补偿点可知小桩藻能利用岩溶水中的HC03’。HC03"变化的同时还会引起水中ca2+的变化。A、B两组ca2+变化几乎呈现稳定状态，而C、D两组则出现较大的变化，变化幅度分别为21mg／L、17mg／L，但最终这两组都几乎稳定在37mg／L左右，表明了小桩藻能适应Ca2+的浓度约为37mg／L。电导率变化规律与ca2+、HC03"的变化规律类似，这说明了电导率的降低与这两个离子关系较密切。而溶解氧与HC03"呈负相关关系，主要原因是小桩藻进行光合作用消耗水中的无机碳，同时对水进行光解释放出氧气，同时随着HC03的消耗，藻体的浓度及生物量

8、也在逐渐增大。C、D两组的藻细胞浓度升高分别达12．6倍、26倍，生物量则分别净增加33．9mg、36．68mg，表明有产碱假单胞菌的存在会增加小桩藻的生物量。对比C、D两组藻细胞的浓度，对应的叶绿素a含量的含量本应差别不大，但通过测定叶绿素a含量发现D组是C组的近63倍。而C、D两组主要差别在于D组加入了产碱假单胞菌，表明菌体的裂解物或者分泌物对稳定或促进叶绿素a的合成有一定的作用。实验最后通过计算HC03"的消耗量，推测出C、D两组分别有0．042mmol、0．0