随着当下经济的飞速发展,我国居民生活水平不断提高,对舒适环境的要求也越来越高,然而经济发展带给生态环境的压力正在不断的逐渐显现出来,藻类水华逐年的频繁暴发就是后果之一,这给水域生态系统带来了严重的危害。但就目前来看,常用的治理方法在控藻的过程中都有不同程度的弊端,比如物理方法,虽除藻效果显著、操作简单,但所需的物力成本较高;化学方法,虽见效快、成本低,但所使用的化学试剂易造成二次污染;生物方法,相较于前二种虽具有成本低、效率高且环境危害性小等优点,但同时也存在引入新物种导致外族入侵的严重问题,而且这种方式要等待相对较长的时间才能产生作用,致使人们不得不寻求一种新型的抑制方法。为此本文以化感作用的新理念为基础,致力于广泛发掘新型抑藻材料,研究它们对藻类生长的影响,以期为研制新型高效的抑藻剂提供参考。本研究选择了常见中草药为受试化合物,并以蓝藻水华常见藻类铜绿微囊藻和绿藻水华常见藻类羊角月芽藻为模式生物,测定了不同中草药对两种藻的毒性效应。以及以革兰氏阳性菌枯草芽孢杆菌和革兰氏阴性菌大肠杆菌为例,测定了有效抑藻中草药对两种菌的毒性效应,以期来初步探究有效抑藻中草药的生态安全性;此外,本研究还选择了能够干扰细菌群体感应行为的群体感应抑制剂(quorum sensing inhibitions,QSIs)作为受试化合物,同样选择了铜绿微囊藻和羊角月牙藻为模式生物,测定了不同QSIs对两种藻类的毒性效应,以及以枯草芽孢杆菌和大肠杆菌为例,测定了有效抑藻QSIs对两种菌的毒性效应,以此来初步探究有效抑藻QSIs的生态安全性;最后,本研究以有效抑藻中草药和有效抑藻QSIs为受试化合物,选择蓝藻水华常见藻铜绿微囊藻为模式生物,测定了不同中草药二元混合对铜绿微囊藻的毒性效应,以及中草药与QSIs二元混合对铜绿微囊藻的毒性效应,并结合TU(toxic unit)法和IA(independent action)模型法对联合毒性进行判别,以期来探究混合抑藻剂的抑藻效果。主要内容和结论如下:(1)研究了常见中草药对不同模式生物的毒性效应,并对有效抑藻中草药的生态安全性进行了初步探究,以期来寻找出新型、高效生态安全性好的中草药类抑藻剂。测定了33种常见中草药对铜绿微囊藻和羊角月牙藻的毒性效应,结果发现30种中草药对藻类均表现出抑制作用,且中草药对铜绿微囊藻的抑制效果普遍要较羊角月牙藻高。此外,在研究中我们发现中草药对藻类普遍存在“低浓度促进高浓度抑制”的典型Hormesis效应。考虑到大量低浓度中草药暴露在水体中很可能会成为水华暴发的一个辅助因素,因此,在筛选有效抑藻中草药时应该淘汰Hormesis效应较大的中草药。另外,我们以枯草芽孢杆菌和大肠杆菌为例,初步探究有效抑藻中草药的生态安全性。通过研究发现黄连、黄芪、大黄、莱菔子、杜丹皮、大血藤和田七共7种中草药可能为高效、生态安全性抑藻剂,因此,我们建议可以针对这几种中药草来开发新型、高效、生态安全性中草药类抑藻剂,以期为水华的治理工作提供帮助。(2)研究了QSIs对不同模式生物的毒性效应,并初步探究了有效抑藻QSIs的生态安全性,以期为新型抑藻剂的开发提供新思路。测定了7种QSIs类抑藻剂对铜绿微囊藻和羊角月牙藻的毒性效应,结果发现5种QSIs对藻类均表现出较好的抑制效果,且由毒性数据我们发现,QSIs对铜绿微囊藻的抑制普遍要较羊角月牙藻小。此外,QSIs对藻类的生长也会表现出典型的Hormesis效应。进一步分析产生Hormesis效应的各浓度点处对应的流式图像和显微图像发现,低浓度的QSIs对藻类的生长产生促进作用,此时流式图形中藻细胞的分布趋于稳定,细胞体积和细胞内细胞器的复杂程度基本不变,显微图像显示低浓度的QSIs对藻细胞形态无影响。随着QSIs浓度的升高,抑制作用逐渐显现,此时流式图像表明藻细胞体积变小,细胞内细胞器的复杂度降低,相应的显微图像显示碎屑和聚集体产生,细胞形态发生了较大的变化。另外,我们同样对QSIs的生态安全性进行了初步探究,通过研究发现4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮(HDMF)、2-甲基四氢呋喃-3-酮(MTHF)、4,5-乙酰氧基-2,5-二甲基-3-呋喃酮(FA)和2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮(DF),这四种QSIs可能为潜在的生态安全性类抑藻剂。由此可以看出,QSIs可能也是一类十分有发展潜力的新型、高效且生态安全性的抑藻剂。基于此,本研究为新型抑藻剂的研究提供了一种可考虑的新方向,具有一定的的前沿指导意义。(3)针对单一中草药抑藻效果不明显的现象,开展了中草药对藻类的联合毒性研究,以期为提高中草药的抑藻效率,同时为研制新型高效混合型抑藻剂提供理论支撑。以蓝藻水华常见藻类铜绿微囊藻为模式生物,选用3种可能为高效、生态安全性好的中草药(黄连、黄芪、大黄)和5种有效抑藻QSIs作为受试化合物,测定了中草药二元混合以及中草药和QSIs二元混对藻类的毒性效应。结合TU法和IA模型法,我们发现混合组分高浓度对藻类的联合毒性效应具有协同和相加作用,由此可以看出中草药联合可以有效提高单一中草药的抑藻效果。此外,通过对TU法和IA模型法进行比较,我们发现,相较于TU法,IA模型能够更全面反应混合物不同浓度点出的联合毒性效应,这对开发新型高效的混合型抑藻剂具有十分重要的参考价值。本论文的研究有助于推进新型、高效生态安全性抑藻剂的实验研究工作,同时为新型抑藻材料的选择提供了新思路。并且通过对中草药的联合毒性进行研究,这为解决单一中草药类抑藻剂抑藻效果不佳问题的同时,也为开发新型混合型抑藻剂提供了良好的理论基础。