摘要
螺旋藻（Spirulina）是一种广泛分布于热带、亚热带地区的淡水或盐碱湖中的蓝绿色藻类，被认为是世界上最丰富的有机营养物质来源之一，可用于生产保健品、水产养殖饲料、食品和化妆品等各个产业。螺旋藻粉的蛋白质含量为60%-70%，远远高于目前动植物可食用蛋白质含量，是一种理想的高蛋白来源；藻细胞还富含碳水化合物、藻类多糖、不饱和脂肪酸以及高含量的藻蓝蛋白和γ-亚麻酸等，具有良好的保健和药理作用。但是，随着培养规模的逐步扩大，养殖过程中滤食性微型动物的出现（尤其是轮虫），严重制约着螺旋藻养殖业的发展，影响了螺旋藻的产量和产品质量。然而，已知的一些物理、化学防治方法都未能取得很好的效果，甚至伴随着伤害藻类等副作用。 有研究表明核酸抑制剂5-氟-2''-脱氧尿苷（5-Fluoro-2''-Deoxyuridine,FDU）能够阻止轮虫的繁殖，因此本研究将从轮虫个体的生殖发育到种群的增长方面入手，探究其作用机理以及是否具有控制轮虫污染的可行性。另外，为保证螺旋藻作为商业产品，其正常收获不受影响，本研究从生长及营养成分两个方面进行了评估，以期为螺旋藻大规模生产过程中轮虫种群爆发带来的生产减产和危害提供一种有效指导。本论文研究内容与结果包括以下三个方面： 1.温度和FDU浓度对褶皱臂尾轮虫生殖和发育毒性的影响 FDU作为一种繁殖抑制剂，为探究其对轮虫个体生殖发育的影响，本实验设置了3个温度（20、25、30℃）和6个FDU浓度（0、60、110、160、210和260μg/L），观察记录轮虫的整个生活史阶段。实验结果表明，FDU显著延长了胚胎发育时间和生殖前期时间，三个温度处理组中胚胎发育时间和生殖前期时间分别延长了13.95%、32.18%、55.63%和26.36%、32.83%、41.91%；而FDU并未对轮虫繁殖期和繁殖后期产生显著影响。另外，FDU显著降低了轮虫产卵量，但随温度的升高，产卵量有增加的趋势，与20℃相比，25、30℃下对照组产卵数分别增加了65.91%和97.73；260μg/L处理组增加了7.41%和40.74%。同时轮虫抑卵率随着FDU浓度的增加呈直线上升趋势，260μg/LFDU处理组的抑卵率可达到100%。另外，在实验中观察到一有趣的现象，一定剂量的FDU会对轮虫的形态产生不同程度的影响，出现体壁透明、体表皱缩、游动缓慢等现象；其次，还有一部分掉落的卵无法成功孵化或是孵化至一半就已死亡。这些结果显示了FDU很好的抑卵效果。 2.褶皱臂尾轮虫种群增长对FDU胁迫的响应 本研究中轮虫种群增长实验表明，在FDU处理下能够显著抑制轮虫种群的增长，并大大减小了种群最大密度、缩短了达到最大密度的时间。同时，FDU药效具有广温性，各个温度下都能够抑制轮虫种群的增长，且30℃处理组的轮虫种群密度与对照组相比差异最为显著。 另外，生命表实验结果显示，温度的升高加速了轮虫开始死亡的时间和死亡的速度，而在相同温度下的各个药物处理组间存活率未见显著性差异。温度对繁殖率有显著影响，低温组的繁殖率较低、繁殖时间长；反之温度越高繁殖率越高、繁殖时间越短。并且在所有温度处理组中，FDU处理下轮虫的繁殖率均小于对照组。20℃160、210μg/L，25℃210、260μg/L，30℃160、210、260μg/L时，轮虫不产生子代。本研究中更小的繁殖率和繁殖时间也意味着更好的抑虫效果。另外，在3个温度下不同浓度的FDU对轮虫净生殖率的影响的研究结果显示，生殖率和内禀增长率随FDU浓度的增加呈现下降趋势，在高浓度下轮虫的净生殖率为0；世代时间和生命期望随着FDU浓度的增加有所增长。 3.FDU对螺旋藻生长和营养的研究 前面的研究证明了FDU对抑制轮虫种群增长的积极作用，接下来本研究进行了为期16天的螺旋藻培养，从螺旋藻的生长和营养成分两个方面全面评价其可行性。结果表明，螺旋藻的生长并未受到FDU胁迫，生物量及叶绿素荧光参数均与对照组无显著性差异。同时，螺旋藻的营养成分在FDU作用下与对照组相比有相同的氨基酸、脂肪酸组成；甚至于经FDU处理后，必需氨基酸的含量要优于对照组，不饱和脂肪酸和γ-亚麻酸的比例也要略高于对照组。表明FDU无论是对螺旋藻的生长还是营养成分都不会造成消极影响。 综上所述，FDU可以作为一种安全有效的防治轮虫的药物：FDU的本质是作用于发育的早期阶段，通过阻断轮虫子代DNA的合成，延长胚胎发育期和生殖前期时间，增加子代产出的时间以减少子代数量；同时产生不健康的子代或是在较高浓度下直接抑制卵的孵化。在之后的种群增长实验中FDU也显示了很好的抑制种群密度的效果，260μg/LFDU时轮虫几乎无增长的趋势，并且在高温（30℃）下抑制效果更加明显。与此同时，本研究所用剂量完全不影响螺旋藻的生长，并且在最高浓度（260μg/LFDU）下其营养成分与对照组相比也未见显著性差异。
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