مطالعات فیزیولوژی فیتوپلانکتون های دریایی با توانایی ما در پرورش آنها در رسانه های مصنوعی بسیار تسهیل شده است. توسعه چنین رسانه هایی با تحقیقات پیشگامانه مایکل (۱۹۸۹-۱۹۸۳) در مورد غنی سازی مواد مغذی و با کار آلن و نلسون (۱۹۱۰) در رسانه های دریایی مصنوعی سرچشمه گرفت. این دستور العمل های رسانه های مصنوعی در دوره مدرن عمدتاً با تلاش های گیلارد ، دورپ ، مک لوگلین ، Provasoli و همکارانشان اصلاح شده است ، و اکنون قادر به حمایت از رشد اکثر جلبک های پلانکتونی هستند. بهترین و معروف ترین و پرکاربردترین دستور العمل غنی سازی مواد مغذی ، غنی سازی “f” است که به طور معمول با استفاده از نیمه مقاومت (f / 2) گیلارد و رایتر (۱۹۶۲) استفاده می شود. پیشرفت قابل توجه در توسعه رسانه های مصنوعی ، افزودن ویتامین ها و مواد کلاتی کننده به جای عصاره های خاک تعریف نشده، بود. معرفی عوامل چلات کننده مصنوعی ، به ویژه EDTA ، در رسانه های کشت جلبک توسط هاتنر (هاتنر و همکاران ۱۹۵۰) به محققان این امکان را داد تا شیمی فلزات ردیابی را تعریف کنند و اساس کلیه کارهای مدرن در زمینه فیزیولوژی فلزات ردیابی فیتوپلانکتون را فراهم می کند. با توجه به آزمایشاتی که نشان دهنده تحریک رشد فیتوپلانکتون در آبهای اقیانوسی با افزودنی های آهن است ، علاقه به ردیابی فلزات ردیابی فیتوپلانکتون دوباره احیا شده است (Subba Rao and Yeats 1984؛ Martin and Fitzwater 1988). مکانیسمهای دقیق بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی که توسط آنها فیتوپلانکتون با محدودیت فلز سازگار می شود و از آهن یا سایر محدودیت های فلزات ردیابی می شود ، مشخص نیست و نیاز به کشف است. بدیهی است که فرضیه های دقیق مکانیکی و تکنیک های جدید برای ارزیابی محدودیت فلز در دریا از آزمایش های دقیق آزمایشگاهی ناشی می شوند.

محیط کشت فیتوپلانکتون

چند سال پیش گروه تحقیقاتی ما با همکاری R. R. L. Guillard محیط آبزیان تعریف شده آبزیان را برای استفاده در مطالعات فلزات ردیابی فیتوپلانکتون توسعه دادند (مورل و همکاران ۱۹۷۹). نیاز به چنین واسطه ای بوجود آمد زیرا آشکار شد که در دسترس بودن بیولوژیکی و سمیت فلزات اثرگذار با خاصیت شیمیایی آنها ، بویژه با فعالیت های یون آزاد آنها تعیین می شود (ساندا و گیلارد ۱۹۷۶ ؛ اندرسون و مورل ۱۹۷۸). بنابراین ، کنترل و دستکاری مشخصات فلزات ردیابی برای تحقیقات فلزات فیتوپلانکتون-ردیابی حیاتی بود. همانطور که ما طی چند سال گذشته میزان استفاده از فلزات ردیابی و سمیت موجود در فیتوپلانکتون های دریایی را مورد مطالعه قرار دادیم ، ما شروع به بهبود درک نظری و عملی خود در مورد کشت فیتوپلانکتون تحت انواع محدودیت های فلزی کردیم. تجربیات ما ممکن است برای دیگران که قصد مطالعه ردیابی تغذیه فلزی فیتوپلانکتون را دارند مفید باشد. هدف اول ما توصیف تغییرات پروتکل اصلی و ارائه تکنیک هایی است که اکنون در آزمایشگاه ما برای تهیه Aquil استفاده می کنیم. ما همچنین می خواهیم در مورد پیشرفت های اخیر در درک ما از شیمی متوسط ​​و اینکه چگونه این ممکن است در تحقیقات فلزات ردیابی فیتوپلانکتون تأثیر بگذارد ، بحث کنیم.

ترکیب و آماده سازی متوسط
مانند سایر رسانه های کشت مصنوعی ، Aquil از نمک های درجه رجنتس تهیه شده است ، به گونه ای ترکیب می شود که از عناصر معدنی آب دریا طبیعی بدون گلبوستوف آلی محلول ناشناخته استفاده شود. سنتز آن به سه بخش تقسیم می شود: (۱) آماده سازی چلکس ، (۲) آماده سازی متوسط ​​و (۳) عقیم سازی و دستکاری. این مراحل در تهیه Aquil در بخش های بعدی به تفصیل بیان شده است. برای از بین بردن آلاینده های فلزی غیرمستقیم موجود در مواد شیمیایی درجه تجزیه و تحلیل شونده مورد استفاده در تهیه Aquil ، جزء آب مصنوعی اقیانوس (SOW) و سایر مواد مغذی دیگر ، به استثنای غنی سازی فلزات ویتامین و EDTA ، از طریق ستون حاوی رزین تبادل یونی. رزین ، چلکس ۱۰۰ (مش ۲۰۰-۴۰۰ ؛ آزمایشگاههای Bio-Rad ، ریچموند ، کالیفرنیا) ، از یک ماتریس استایرن دیوینیل بنزن مشتق شده با ویژگی های ایمینودایستات تشکیل شده است که ترجیحاً یک کللیت را با فلزات انتقال (مثل آهن ، مس ، روی) مشتق می کنند. ، Ni ، Cd ، Co) ، در نتیجه آنها را از محلول خارج می کند زیرا محیط از طریق ستون نفوذ می کند. با این حال ، قبل از استفاده از آن ، رزین را باید با دقت درمان کرد تا مواد آلی که ممکن است از ستون خارج شود و در حالت آماده سازی جمع شود ، خارج شود. این ترکیبات به احتمال زیاد شامل ایمینودایستات رایگان بوده و بنابراین لیگاندهای اتصال دهنده فلزی قوی هستند. در حقیقت ، هنگامی که مس از ستون تازه آماده چلکس به Aquil اضافه می شود ، حضور آنالیز کننده های قوی با تجزیه و تحلیل آمپرومتری تشخیص داده می شود (شکل ۱). تصفیه بیشتر Chelex اثبات قابل اندازه گیری از این مواد اتصال دهنده فلز را از بین می برد. حضور این ماده اتصال دهنده فلز قابل جدا شدن نه تنها منحنی های تیتراسیون فلز را مختل می کند ، بلکه رشد جلبک ها را نیز مهار می کند. ما مشاهده كرديم كه در محيط Aquil تحت درمان با Chelex ناخوشايند ، كه در اصل حاوي w-zo.6 M يا ۱۰/۱۹ · ۶ M یون آزاد آهن است ، سرعت رشد Thalassiosira weissflogii به ترتيب تنها ۰٫۴۱ يا ۱٫۰۶ d-1 است.
با این حال ، هنگامی که این محیط با تابش اشعه ماوراء بنفش تابش می شود تا مواد آلی اکسیداسیون شود ، حداکثر سرعت رشد ۱٫۴۴ و ۱٫ ۸۵ d-1 مشاهده می شود. توجه كنید كه تأثیر مواد اتصال دهنده فلز در شرایط كم آهن (PFe = 20.6) برجسته تر است زیرا پیچیدگی آن در دسترس بودن آهن برای رشد را محدود می كند. برای جلوگیری از این مشکلات احتمالی ، ما یک روش شستشوی دقیق تر برای چلکس ۱۰۰ را نسبت به آنچه در دستور العمل اصلی Aquil پیشنهاد شده است ، اتخاذ کرده ایم. این پروتکل به طور موثری لیگاندهای اتصال دهنده فلز را از رزین جدا می کند (جدول ۱). ستون SOW باید بیشتر از ستون مواد مغذی تغییر یابد زیرا در گذشته ناخالصی های فلزی کمتری وجود دارد. شستشوی ۳ M NH40H در مرحله ۴ به طور هم زمان غلظت بالایی از NH4 در رزین را معرفی می کند. اگر رزین کاملاً شستشو شود ، غلظت NH4 + در آب دهنده می تواند به راحتی به سطح پس زمینه کاهش یابد (<0.1 t-tM).