长江中游地区浮萍遗传多样性研究及资源化初步利用

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中文摘要：浮萍为浮萍科植物的总称，是世界上最小的水生被子植物，以漂浮为主，共5属37种，分别为青萍属，紫萍属，少根紫萍属，扁芜萍属和芜萍属。在我国至今发现4属10种。浮萍分布范围广泛，除极寒地区（南北极）外，世界范围内均有分布，尤其在亚热带和热带等气候温暖的地区生长速度较快。浮萍的生长速度快，耐受性强，生长过程中能够吸收水中的氮、磷及重金属离子，可净化改善水质，进行废水处理，并且还可将氮、磷污染物转化为优质、安全的高蛋白、高淀粉资源，用于发酵乙醇等生物原料，从而真正达到高效、经济和资源化利用的目标。本试验选取长江中游地区湖北、湖南、江西三个省份的浮萍为试验材料，主要研究结果如下: 1、在长江中游地区湖北、湖南、江西三个省份的42个自然水体中共采集到112份浮萍种质，根据浮萍叶状体和根的形态进行分类，初步得出54份为青萍属，34份为紫萍属，18份为少根紫萍属，6份为芜萍属。通过PCR方法，扩增到112份浮萍种质的AtpF-AtpH间隔序列和rpS16内含子序列，根据测序结果构建系统发育树进行分析。结果表明112份浮萍种质分别属于6个种Lemna aequinoctialis、Lemna minor、Lemna perpusilla、Spirodela po lyrh iza、Landoltia punctata、Wolffia globosa。 2、用DnaSP5.10进行分析，结果表明长江中游地区112份浮萍种质的遗传多样性比较丰富，叶绿体AtpF-AtpH间隔序列和rpS16内含子序列的单倍型数量分别为11和18，单倍型多样性分别为0.748和0.892，群体突变率分别为0.03439和0.03507，平均每Kb核苷酸差异数为31.386和61.263，核苷酸多样性分别为0.04713和0.06623，rpS16内含子序列比AtpF-AtpH间隔序列具有更高的遗传多样性。 3、将长江中游的浮萍（除芜萍）放入橡胶厂尾端废水中培养，得出Spirodela polyrhiza物种总体上对废水的耐受能力最强;Lemna minor群体在废水中的耐受能力次之，但个别种质的耐受性高于Spirodela polyrhiza（如HB0204）;Lemna aequinoctialis对废水的耐受能力最差，Landoltia对废水的耐受能力为中间水平。 4、筛选出在废水中耐受性较好的12株浮萍进行除磷效果的研究。6d内浮萍对磷的去除率最高可达到50％，最低也可达到23％。不同品种之间对废水中磷的吸收效率是有差异的。其中HB0204对废水中P的去除率最高，并且增重倍数最高。 5、将浮萍分别在橡胶废水和培养基中进行培养比较，发现各株系的浮萍在N培养基中生长速度明显高于在废水中的生长。稀脉萍在N培养基内增长6.56倍，生长最快，但相同时间内在橡胶废水中稀脉萍仅增长1.82倍，相比其他浮萍种质，其在废水中生长速度最慢。少根紫萍在N培养基中增长3.54倍，在废水中仅增长1.73倍，W/N为0.488，在废水中与培养基中的增长速度相差也较大仅优于稀脉萍。紫背浮萍和小叶青萍在废水中与在培养基中的增长倍数相差较小，W/N分别为0.62与0.65。考虑误差的影响，两者对橡胶加工尾水的耐受能力不相上下，都比较强。对废水中营养元素进行检测，得出废水中P、Na、Mg的含量均高于N培养基的含量，K、Ca、N、SO4的含量均低于N培养基的含量，而废水中的Fe元素的含量为0，可能是浮萍在橡胶废水中生长变慢的关键原因。 6、在橡胶废水中添加不同浓度的Fe元素对浮萍进行培养，从浮萍的生长情况可以直观地看出，浮萍的子代叶状体比在不合铁的废水中明显变绿，并且浮萍对P的吸收效率有所提高。 7、在木薯粉里面添加不同比例的浮萍干粉进行酒精发酵。研究发现，在木薯粉内添加5％～15％的浮萍干粉会提高木薯粉的产酒率，添加12.5％的浮萍干粉产酒率达到最高，但当浮萍干粉的添加量达到20％时产酒率则会降低。

作者：

穆瑶佳

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关键词：

浮萍资源化利用遗传多样性系统发育树废水处理

授予学位：

硕士

学科专业：

生物工程

导师：

张家明

学位年度：

2020

学位授予单位：

南京农业大学

语种：

中文

中图分类号：