我国近海浮游植物色素的荧光光谱特征分析

摘要

浮游植物种类和数量的监测是海洋科学研究中一项例行的基础性工作，随着全球，特别是我国近海赤潮频发，迫切需要能够直接、快速进行浮游植物种类和数量分析的方法。三维荧光光谱能给出整个激发、发射波长范围的全部荧光信息，通过对不同藻类色素的三维荧光光谱特征提取，应用化学计量学方法可以直接进行多组分混合物的定性、定量分析。 本文选取中国东海黄海赤潮多发区的18种分属于五个门类的常见浮游植物(甲藻6种：东海原甲藻Prorocentrum donghaiense，微型原甲藻Prorocentrumminimum,塔玛亚历山大藻Alexandrium tamarense，链状亚历山大藻Alexandriumcatenella,微小亚历山大藻Alexandrium minitum，红色裸甲藻Gymnodiniumsanguinim;硅藻9种：中肋骨条藻Skeletonema costatum，旋链角毛藻Chaetoceroscurviselus,小角毛藻Chaetoceros minutissimus，扁面角毛藻Chaetoceroscompressus,扭链角毛藻Chaetoceros tortissimus，柔弱角毛藻Chaetocerosdebilis，柔弱根管藻Rhizosolenia delicatula，海链藻属Thalassiosira sp．，圆海链藻Thalassiosira rotula,布氏双尾藻Ditylum brightwelli；绿藻1种：蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa；金藻1种：等鞭金藻Isochrysis galbana)。萃取上述藻类的色素，进行荧光特征提取，以期在纲或更细层次识别典型浮游植物。本文主要研究成果如下： 1对不同藻类色素提取液，固定荧光发射波长680nm，测量激发荧光光谱。由于藻类所含有色素荧光激发波长范围不同，不同属的荧光激发光谱属问差异大，可以辨别到属；同一属内部藻种的荧光激发光谱特征具有一定的差异，不能辨别某些相似程度很高的藻种，如塔玛亚历山大和链状亚历山大。 2分别对18种藻的3个平行样品的三维荧光光谱进行统计分析，采取降维的方法，对三维光谱进行奇异值分解，取前5个主成分重构后分解得到的得分矩阵第一列U1与载荷矩阵的第一列V1分别对应发射光谱和激发光谱的作为典型特征谱，具有区分部分藻种的能力。实验所选取的18种藻，大部分可以根据发射和激发特征谱峰形和位置的不同加以区分，而Ac和At，Co和Pr，Cu和Di对对之间特征差异小，不能区分开来。 3设计氮磷锌锰的正交试验，研究东海原甲藻和塔马亚历山大藻在不同化学因子综合作用下色素的荧光特征，测试荧光特征谱的稳定性。发现同一种藻在不同化学因子控制下的特征谱相似，可以作为辨别特征。 4在氮磷锌锰的正交试验中，四个因子的三个水平对东海原甲藻比生长率影响顺序大小为：PO<,4><'3->>NO<,3><'->>Mn<'2+>>Zn<'2+>；稳定生物量与比生长率的关系并不一致，影响稳定生物量顺序为PO<,4><'3->>NO<,3><'->>Mn<'2+>>Zn<'2+>；影响单位细胞叶绿素a含量大小顺序为PO<,4><'3->>Mn<'2+>>Zn<'2+>>NO<,3><'->；锌限制条件下，藻液中出现异常胶联现象，说明低锌对藻类生理机制和光合作用产生限制。 5在对塔玛亚历山大藻的正交试验中，四个因子的三个水平对塔玛亚历山大藻比生长率的影响顺序大小为：NO<,3>>Zn<'2+>>Mn<'2+>>PO<,4><'3->；影响稳定生物量顺序为NO<,3><'->>PO<,4><'3->>Mn<'2+>>Zn<'2+>；对单位细胞叶绿素a含量大小顺序为NO<,3>>zn<'2+>>Mn<'2+>>PO<,4><'3->。 综上所述，本论文用主成分分析方法对藻类色素的三维荧光光谱的特征提取进行了研究，经过重构的二维特征谱，具有一定的种属分辨能力。

目录

文摘

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1文献综述

2东海黄海赤潮藻类色素的荧光特征

3氮磷锌锰对东海原甲藻生长和色素的影响

4氮磷锌锰对塔玛亚历山大藻生长和色素的影响

5结论

参考文献

致谢