李義剛,劉濱揚,彭穎,廖偉,武小燕,蘇甜,歐瑞康,聶湘平
暨南大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生態(tài)系水體富營養(yǎng)化與赤潮防治廣東普通高校重點實驗室,廣州510632
三氯生(2,4,4'-三氯-2'-羥基二苯醚,triclosan)是一種廣泛使用的廣譜抗菌劑,對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、酵母及病毒均有廣泛高效的殺滅及抑制作用。三氯生應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,包括醫(yī)藥、化妝品與洗滌劑等領(lǐng)域,目前已經(jīng)開發(fā)出200余種日化產(chǎn)品及專業(yè)新產(chǎn)品[1]。伴隨著各種醫(yī)藥、化妝品及洗滌劑用品的廣泛使用,三氯生排放進入水體以及其他環(huán)境介質(zhì)中,甚至還可能進入食物鏈,最后在植物、動物和人體中蓄積[2-3]。周世兵等[4]報道在污水處理廠排污口附近水域能普遍檢出三氯生。Peng等[5]報道在珠江水域中檢測出三氯生的含量在35~1 023 ng·L-1之間。Coogan等[6]在北德克薩斯州某河流的藻類中檢測到三氯生的富集含量達(dá)到50~400 ng·g-1(以鮮質(zhì)量計);Adolfsson-Erici等[7]在人的奶汁中發(fā)現(xiàn)三氯生的質(zhì)量濃度為0.07~300 ng·g-1(以鮮質(zhì)量計)。三氯生作為藥品與個人護理品中的添加物,在低濃度的情況下,毒性并不顯著,因此尚未得到足夠重視[4],但是在一定條件下,三氯生可生成其他有毒中間產(chǎn)物。Milagros等[8]發(fā)現(xiàn)水中的三氯生在紫外線照射的條件下,會光解生產(chǎn)2,7/2,8-二氯二苯并-對-二惡英。二惡英是一類強烈致癌物質(zhì),美國藥典對于三氯生中的二惡英含量規(guī)定不得大于 0.25mg·kg-1[9]。此外,三氯生可被自由氯離子氧化,生成氯仿、2,4,6-三氯苯酚等有毒化合物[10]。李林朋等[11]的研究表明,三氯生可導(dǎo)致人體正常干細(xì)胞的DNA斷裂損傷,且具有明顯的劑量-效應(yīng)和時間-效應(yīng)關(guān)系。Gee等[12]研究發(fā)現(xiàn),三氯生可對人類乳腺癌細(xì)胞產(chǎn)生雌激素和雄激素效應(yīng)。大量文獻表明三氯生對生態(tài)環(huán)境和人體健康具有不容忽視的潛在毒性效應(yīng),開展其對生態(tài)系統(tǒng)和人體健康的風(fēng)險評估非常必要。
藻類作為水生生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)者,一般位于食物鏈的最底端,藻類與其他水生生物的關(guān)系十分密切,它對維持水生生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能穩(wěn)定具有總要意義,所以藻類是監(jiān)測和評價水環(huán)境質(zhì)量的重要指示生物[13]。羊角月牙藻是淡水水體中常見的藻類之一,其生長速度快,便于觀測,已有研究證實其對環(huán)境條件變化及污染物很敏感,是水環(huán)境生態(tài)毒理學(xué)研究的標(biāo)準(zhǔn)實驗生物(ISO 8692-1989)。目前,對三氯生的研究大多集中在日化產(chǎn)品中其含量檢測方法的建立及其在廢水中含量的檢測[4,14],國內(nèi)外只有少數(shù)文獻報道其對生物的影響或毒性效應(yīng)[15-16],然而關(guān)于三氯生對藻類的光合作用以及抗氧化酶系影響方面目前還鮮見報道。
以羊角月牙藻為實驗材料,從藻類生長速率、葉綠素含量、葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)以及抗氧化酶系統(tǒng)等方面評價三氯生羊角月牙藻的毒性效應(yīng),探究不同質(zhì)量濃度的三氯生暴露后藻類的變化及其響應(yīng)規(guī)律,為進一步研究和評價水體環(huán)境中三氯生的生態(tài)毒理效應(yīng)及其潛在的生態(tài)風(fēng)險提供理論依據(jù)。
儀器:冷凍高速離心機(sigma 2-16k,德國);超低溫冰箱(Thermo forma,美國);超聲波細(xì)胞粉碎儀(UH-950B,天津);恒溫水浴鍋(HH.S21-6,上海);超聲波清洗器(Branson 3510,美國);顯微鏡(Olympus CX21,日本);計數(shù)器(KWTRIO,上海);烘箱(GZX-9076,上海);分析天平(PrecisaXS 125A-SCS,瑞士);自動蒸汽滅菌鍋(D-1,上海);酸度計(BeckmanΦ350,美國);三溫區(qū)光照培養(yǎng)箱(FPG3,寧波萊福);紫外可見分光光度計(HachDR 5000,美國)。
試劑:三氯生購于北京百靈威科技有限公司,純度≥96%,藥品于實驗當(dāng)天用蒸餾水配制成母液,母液濃度為5 mg·L-1。所用其他試劑均為分析純。
藻種:羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)藻種由中國科學(xué)院水生生物研究所淡水藻種庫提供。藻種置于恒溫光照培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng),用AAM培養(yǎng)基培養(yǎng),每升培養(yǎng)基參照文獻[17],光暗周期12 h∶12 h,于光照強度60 μmol·m-2·s-1,溫度(23 ±1)℃。每天人工搖動3次,隔96 h移動1次,反復(fù)3次以上,使之達(dá)到同步生長。每次移動前進行顯微鏡境檢,檢查藻是否污染。
1.3.1 生物量測定
培養(yǎng)的藻液分別在0、24、48、72、96 h 取樣,通過在顯微鏡下用血球計數(shù)板進行藻細(xì)胞計數(shù),同時在波長680 nm下測定的藻液光密度,建立不同藻細(xì)胞濃度和光密度之間的線性關(guān)系,實驗中以測定的光密度和根據(jù)線性方程計算出的藻細(xì)胞濃度表示細(xì)胞數(shù)。預(yù)實驗在250mL錐形瓶中進行,三氯生設(shè)置了5個間隔較大的濃度梯度(0.002、0.010、0.050、0.250、0.500 mg·L-1)和空白對照,每個濃度組設(shè)3 組平行,于0、24、48、72、96 h后定時取樣,測定680 nm波長下各實驗組藻液吸光值,用概率單位法計算96 h-EC50。
1.3.2 葉綠素a含量測定
參照王學(xué)奎的方法[18],取經(jīng)過三氯生暴露處理0、24、48、72、96 h 后藻液,3 500 × g離心分離藻體細(xì)胞,加入5 mL體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇,振蕩搖勻,于黑暗處4℃下提取24 h。將提取液以7 000 r·min-1離心,取上清液,1 cm光徑比色皿,以體積分?jǐn)?shù)為95%乙醇為空白,分別在470、663和645 nm波長下測定吸光值,根據(jù)公式葉綠素 a=13.95A663-6.88A645計算葉綠素 a[18]。
1.3.3 葉綠素?zé)晒鉁y定
葉綠素?zé)晒饫弥参镄蕛x(PEA,Hansatech Ltd.,英國)于室溫下測定。分別取不同處理濃度暴露96 h后樣品藻液,測試前藻液樣品暗適應(yīng)20min。
采用的參數(shù)及其計算方法見表1,葉綠素?zé)晒鈪?shù)的分析主要是根據(jù)Appenroth和Strasser的方法[19-20]。放氧復(fù)合體的比例按公式(1)與(2)進行計算[23]。
三氯生在預(yù)實驗中96 h內(nèi)使羊角月牙藻抑制率為100%的濃度為0.500 mg·L-1,急性毒性實驗設(shè)置1個空白對照和5 個三氯生暴露組(0.000、0.004、0.016、0.064、0.128和0.256mg·L-1)。實驗條件跟預(yù)實驗相同。暴露96 h后,分別取100mL的藻液于3 500×g、4℃下離心10min,棄去上清液,藻泥冷凍在-80℃冰箱待測。
測定時將離心所得藻泥再懸浮于3.0 mL 0.1 mol·L-1(pH 7.8)的磷酸鹽緩沖液中,冰浴下超聲波不連續(xù)破碎30 min,其中破碎時間3 s,間隔時間7 s,超聲波破碎儀工作功率為15 W,破碎后于4℃、7 150×g下離心15 min,上清液為粗酶液,用于酶活性的測定。
蛋白含量、GSH含量、GST活性、MDA含量和CAT活性測定均采用南京建成生物公司的試劑盒進行測定。蛋白測定采用考馬斯亮蘭法,蛋白以樣品蛋白含量μg·mL-1表示。GSH含量在波長412 nm處測定吸光度計算,GST活性以在37℃反應(yīng)1 min扣除非酶促反應(yīng),使反應(yīng)體系中GSH濃度降低1μmol·L-1為1個酶活力單位(U)。MDA含量測定采用硫代巴比妥酸法(TBA法),以μmol·mg-1表示。CAT測定采用紫外吸收法,定義每毫克蛋白每秒鐘分解1μmol的H2O2的量為1個活力單位(U)。GST、CAT的活性和GSH、MDA的含量均以每毫克蛋白含量為標(biāo)準(zhǔn)計算,每個平行測定3次,取其平均值計算。
同一處理時間的各指標(biāo)內(nèi)差異顯著性采用單因素方差分析(One-Way ANOVA,LSD),分析軟件為SPSS 13.0,實驗結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差(Mean±SD)表示,P<0.05和 P<0.01表示處理組與對照組差異顯著和極顯著。
表1 JIP-測定中快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動力學(xué)曲線(O-J-I-P)的參數(shù)Table 1 Parameters in analysis of O-J-I-P chlorophyll a fluorescence transients in JIP-test
2.1.1 三氯生對羊角月牙藻細(xì)胞生長的影響
由圖1可見,隨著暴露時間的延長,除了高濃度組0.500 mg·L-1,各實驗濃度組藻細(xì)胞密度均逐漸升高。但隨著三氯生濃度的升高,羊角月牙藻生長受到抑制,藻細(xì)胞密度逐漸降低,并且二者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,有比較明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系。三氯生濃度為0.050 mg·L-1時,羊角月牙藻的生長開始受到抑制,當(dāng)三氯生濃度達(dá)到0.250 mg·L-1時,羊角月牙藻的生長受到顯著抑制,藻細(xì)胞密度顯著下降。當(dāng)三氯生濃度達(dá)到0.500 mg·L-1時,藻細(xì)胞密度出現(xiàn)負(fù)增長,在顯微鏡下觀察,發(fā)現(xiàn)部分藻細(xì)胞壁受到破壞,藻細(xì)胞的顏色變淺。計算三氯生對羊角月牙藻的96 h-EC50為 0.112 mg·L-1,按照水生生物毒性分級[21],三氯生對羊角月牙藻的急性毒性屬于高毒。
圖1 三氯生對羊角月牙藻生長的影響Fig.1 Effects of triclosan(TCS)on growth of S.capricornutum
圖2 三氯生對羊角月牙藻葉綠素a的影響Fig.2 Effects of TCS on chlorophyll a of S.capricornutum
2.1.2 三氯生對羊角月牙藻葉綠素a的影響
在不同濃度三氯生的處理下,羊角月牙藻葉綠素a含量的變化趨勢與細(xì)胞密度的變化趨勢基本吻合,隨著三氯生濃度的增大,培養(yǎng)液中的葉綠素a含量下降,96 h時0.500 mg·L-1處理組葉綠素含量為對照的14.6℅,48 h后開始出現(xiàn)負(fù)增長。
2.1.3 三氯生對羊角月牙藻葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動力學(xué)影響
由圖3可見,在藻細(xì)胞光合作用的PSII供體中,羊角月牙藻放氧復(fù)合體(OEC)比例隨著三氯生濃度的升高而出現(xiàn)了大幅度下降,三氯生濃度為0.064 mg·L-1時,羊角月牙藻的放氧復(fù)合體的比值為對照的72%,當(dāng)三氯生濃度達(dá)到0.256 mg·L-1時,羊角月牙藻的放氧復(fù)合體的比值還不及對照組的40%。
圖3 三氯生處理后羊角月牙藻放氧復(fù)合體比例的變化Fig.3 Changes of fraction of OEC in S.capricornutum after TCS treatment
由圖4可見,羊角月牙藻單位反應(yīng)中心吸收的光能(ABS/RC)隨著三氯生濃度的升高而出現(xiàn)大幅升高,單位面積反應(yīng)中心的數(shù)量(RC/CSo)出現(xiàn)明顯下降,單位反應(yīng)中心所捕獲的光能(TRo/RC)略有上升,但是用于電子傳遞的量子產(chǎn)額(φEo)、最大光化學(xué)效率(φPo)、捕獲的激子能推動電子傳遞的效率(ψo)均有明顯下降,表明隨著三氯生濃度的升高,用于原初光化學(xué)反應(yīng)及電子傳遞的能量出現(xiàn)降低,多余的光能通過熱耗散的形式進行釋放,從而導(dǎo)致用于熱耗散的量子產(chǎn)額(φDo)出現(xiàn)大幅升高,最終導(dǎo)致羊角月牙藻PSII性能指數(shù)(PIabs)大幅下降,當(dāng)三氯生暴露濃度為0.256 mg·L-1,羊角月牙藻(PIabs)還不及對照組的2%。
Mo、Sm、φEo和 ψo等參數(shù)主要反映 PSII受體側(cè)變化。PSII受體側(cè)主要包括QA、QB和PQ庫等。Mo反映了QA被還原的最大速率,即O-J過程中QA被還原的速率[20],它與反應(yīng)中心色素、捕光色素和QA所處的狀態(tài)有關(guān);Sm則反映了QA完全被還原所需要的能量,即PSII反應(yīng)中心受體側(cè)PQ庫的大?。?2],電子從QA進入電子傳遞鏈越多,則達(dá)到 FM所需要時間越長,Sm的值也就越大。隨著三氯生濃度的增高,Sm出現(xiàn)下降,Mo上升,使得羊角月牙藻PSII受體側(cè)PQ庫變小,電子傳遞體數(shù)量減少,QA向下傳遞的電子受到抑制,加快了QA還原效率,減少了QA還原次數(shù),即N變小。這表明,三氯生使羊角月牙藻的PSII反應(yīng)中心受損,抑制了光合作用的原初反應(yīng),阻礙了光合電子傳遞的過程。
圖4 三氯生處理后羊角月牙藻光合作用各動力學(xué)JIP-測定參數(shù)的變化Fig.4 Changes of selected JIP-test parameters for S.capricornutum after TCS treatment
由圖5可見,隨著三氯生濃度的增加,GST和CAT活性均呈現(xiàn)出先誘導(dǎo)后抑制的現(xiàn)象。GST在濃度組 0.128 mg·L–1中受到極顯著誘導(dǎo)(P <0.01),當(dāng)三氯生濃度為0.256 mg·L-1時,GST活性為對照組的1.7 倍,差異不顯著(P >0.05)。在暴露組0.064 mg·L–1中CAT 受到顯著誘導(dǎo)(P <0.05),當(dāng)暴露濃度達(dá)到0.128mg·L-1時,CAT 含量為對照組的2.18 倍,受到極顯著誘導(dǎo)(P<0.01),CAT活性在高濃度組0.256 mg·L-1中為對照組的1.3 倍,差異不顯著(P >0.05)。
圖5 三氯生對羊角月牙藻CAT、GST活性與GSH、MDA含量的影響
三氯生對羊角月牙藻GSH的影響不大,其含量總體升高,只在濃度組0.128mg·L–1中受到顯著誘導(dǎo)(P<0.05)。三氯生對羊角月牙藻MDA含量呈現(xiàn)誘導(dǎo)的現(xiàn)象,在低濃度組(0.004、0.016 mg·L–1)中,MDA含量跟對照組相差不大,隨著三氯生濃度的增加,MDA含量逐漸增加,在三氯生濃度為0.064和0.128 mg·L–1時,MDA 受到顯著誘導(dǎo)(P <0.05),當(dāng)三氯生濃度達(dá)到0.256 mg·L-1時,MDA含量為對照組的1.81 倍,達(dá)到最大,受到極顯著誘導(dǎo)(P <0.01)。
在低濃度三氯生暴露時,隨著時間的延長,羊角月牙藻在96 h表現(xiàn)出對三氯生的逐漸適應(yīng),生長速度雖然不及對照組,但仍呈增長趨勢。隨著三氯生暴露濃度的增大,藻細(xì)胞生長受到抑制。高濃度三氯生暴露可能對羊角月牙藻光合作用等關(guān)鍵代謝過程產(chǎn)生了干擾,從而影響了藻的代謝和繁殖,導(dǎo)致藻的生長受到抑制[23]。三氯生對藻類生長的影響首先體現(xiàn)在對羊角月牙藻葉綠素a含量的影響。在三氯生暴露濃度較低時,葉綠素a含量穩(wěn)定增加,但高濃度的三氯生破壞了藻細(xì)胞的結(jié)構(gòu),使得葉綠素含量降低,藻液顏色變黃等現(xiàn)象,可能是高濃度的三氯生引起了藻細(xì)胞膜系統(tǒng)脂質(zhì)過氧化而破壞了細(xì)胞和葉綠體等細(xì)胞器膜的結(jié)構(gòu),導(dǎo)致葉綠素合成受阻[24]。
植物在進行光合作用時,葉綠素吸收的光能主要用于推動光合作用,當(dāng)中也有一部分在形成同化力之前以熱的形式耗散或以熒光的形式重新發(fā)射出去[25]。在正常情況下,用來進行光化學(xué)反應(yīng)的能量占葉綠素吸收光能的大部分,僅有少部分以熱或熒光的形式耗散掉。但是當(dāng)植物受到脅迫時,植物的光反應(yīng)能力將下降,而熱耗散和葉綠素?zé)晒庑问降暮纳⒃黾?,因此,葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)的變化過程可以用來反映植物受到環(huán)境脅迫的情況。
三氯生暴露使羊角月牙藻 RC/CSo、φPo、Sm、OEC和PIabs等指數(shù)大幅下降,表明了三氯生使羊角月牙藻的PSII反應(yīng)中心受損,抑制了光合作用的原初反應(yīng),阻礙了光合電子傳遞的過程。這與紅霉素對羊角月牙藻的的作用機制類似[17]。Ricart等[26]發(fā)現(xiàn),三氯生會對藻類光合作用系統(tǒng)產(chǎn)生損害,藻類光合作用效率降低是藻類光合作用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)水平上受到損害的前兆。脂質(zhì)不僅是復(fù)合體上內(nèi)囊體基質(zhì)的主要組成部分,同時也是PSII在裝配和修復(fù)過程中的重要組成部分[27]。三氯生可通過抑制酰基載體蛋白還原酶從而抑制脂肪酸的形成,進而抑制脂質(zhì)的形成。脂質(zhì)合成的受阻會導(dǎo)致PSII反應(yīng)中心功能受阻,從而使原初光化學(xué)反應(yīng)等重要過程無法完成,因此,RC/CSo和φPo等指標(biāo)大幅下降。Kanervo等[28]發(fā)現(xiàn)D1蛋白的功能取決于內(nèi)囊體膜上脂質(zhì)的不飽和程度,而參與構(gòu)成PSII反應(yīng)中心的D1蛋白,是維持QB蛋白穩(wěn)定的重要因素之一[29],由于三氯生暴露使D1蛋白合成受阻,導(dǎo)致QB易于從類囊體膜上脫落,使PSII受體庫減小,Sm下降。此外,PSII反應(yīng)中心的受損,也影響到了OEC的正常組裝,使OEC的比例大幅下降,繼而影響水的光解。
GST具有消除體內(nèi)自由基和解毒雙重功能,是一種重要的解毒酶,能催化內(nèi)源小分子GSH與許多次級底物結(jié)合,包括脂質(zhì)過氧化的次級產(chǎn)物,從而解除外源性污染物的毒性[30]。實驗表明,隨三氯生暴露濃度增加,羊角月牙藻體內(nèi)的GST活性也呈現(xiàn)出升高的趨勢。GST的活性與外源化合物的解毒和排除密切相關(guān),GST活性的升高是生物體抵御外源污染物的一種應(yīng)激反應(yīng)機制。這可能與生物在外源污染物脅迫下產(chǎn)生活性氧自由基有關(guān)。有文獻報道,三氯生暴露可顯著誘導(dǎo)體內(nèi)自由基的產(chǎn)生和積累[31]。本研究中MDA的持續(xù)升高也間接印證了三氯生引起了藻類體內(nèi)自由基的產(chǎn)生,隨著自由基的積累從而誘導(dǎo)GST活性升高;但隨著三氯生暴露濃度的持續(xù)增加,高于 0.128 mg·L–1時,GST 的誘導(dǎo)呈現(xiàn)下降趨勢,這可能是由于過高濃度三氯生造成大量自由基產(chǎn)生并在體內(nèi)積累,抑制了GST酶的活性,這種GST活性在低濃度污染物暴露呈現(xiàn)誘導(dǎo)而高濃度暴露下降的變化在許多水生生物對污染物的暴露中均有報道[32-36]。
CAT是植物體內(nèi)一種重要的抗氧化酶,能催化H2O2生成H2O與O2,以減輕H2O2對細(xì)胞的氧化損傷。在低濃度的三氯生暴露下,羊角月牙藻體內(nèi)的CAT活性受到明顯的誘導(dǎo),并且隨著三氯生濃度的增大而升高。這說明此時三氯生的暴露已經(jīng)對羊角月牙藻產(chǎn)生了氧化脅迫作用,誘導(dǎo)抗氧化酶活性的啟動。隨著三氯生濃度繼續(xù)增加,超過了藻細(xì)胞的耐受極限,從而使CAT活性下降,羊角月牙藻生長受到明顯抑制。Canesi等[37]研究發(fā)現(xiàn),三氯生暴露導(dǎo)致地中海貽貝的消化腺CAT活性急劇下降,其可能原因是三氯生會影響酶參與維護生物機體的氧化還原平衡。CAT的下降反映出為抵御外源親電基團的氧化,細(xì)胞體內(nèi)需要消耗還原性物質(zhì)同時抗氧化酶活性下降,并伴隨氧化產(chǎn)物MDA含量逐漸增加,也間接地反映出細(xì)胞損傷的程度[38]。
GSH是生物體內(nèi)重要的非酶系抗氧化系統(tǒng)的成分,其既可由于污染物的暴露而產(chǎn)生適應(yīng)性誘導(dǎo)反應(yīng)[39],也可由于污染物的毒性作用大量耗竭,導(dǎo)致生物體內(nèi)GSH含量降低[40-41]。三氯生對羊角月牙藻體內(nèi)的GSH的合成無直接抑制效應(yīng),羊角月牙藻經(jīng)過96 h的暴露,GSH含量總體處于被誘導(dǎo)狀態(tài),但當(dāng)三氯生濃度達(dá)到 0.256 mg·L–1時,GSH 含量并沒有顯著增加。在蛋白核小球藻受到諾氟沙星藥物暴露過程中的GSH含量變化也有類似表現(xiàn)[42]。這可能和藻類體內(nèi)還存在其他可猝滅氧化自由基的還原性小分子(如抗壞血酸等)有關(guān),但本實驗沒有同時測定其他還原性小分子變化,所有不能解釋GSH相對穩(wěn)定的變化原因,這需要在今后的工作中進一步深入研究和探討。
MDA含量的上升指示了膜脂質(zhì)過氧化以及氧化脅迫的存在。膜脂質(zhì)過氧化由ROS引發(fā)并嚴(yán)重影響生物膜的功能及完整性,并對細(xì)胞造成不可逆的損傷[43]。本研究中,三氯生為光合作用抑制劑,它們可以阻斷羊角月牙藻PSII電子傳遞,使處于激發(fā)態(tài)的葉綠素分子可自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)槿€態(tài)葉綠素,進而促使 O2轉(zhuǎn)變?yōu)?ROS,從而導(dǎo)致氧化脅迫的產(chǎn)生[44],這一點也可從本實驗中3種抗生素導(dǎo)致羊角月牙藻MDA含量的顯著上升予以證明。
綜上所述,三氯生對羊角月牙藻96 h-EC50為0.112 mg·L-1,對羊角月牙藻屬于高毒物質(zhì)。三氯生對羊角月牙藻葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)ABS/RC、PIabs、RC/CSo和OEC比例等參數(shù)變化比較敏感。隨著三氯生濃度的增大,羊角月牙藻的葉綠素?zé)晒庵蠥BS/RC大幅上升,PI-abs、RC/CSo和OEC的比例下降,當(dāng)三氯生濃度為0.256mg·L-1時,ABS/RC 達(dá)到最大值,PIabs、RC/CSo和OEC比例下降為最小值,表明藻細(xì)胞光合作用的原初反應(yīng)及電子鏈傳遞過程受到嚴(yán)重阻礙。三氯生對羊角月牙藻體內(nèi)抗氧化酶系中GST活性和MDA也有較大影響。在低濃度暴露下,GST活性隨TCS濃度增加而增大,但當(dāng)TCS濃度超過0.256 mg·L-1時,GST 活性出現(xiàn)顯著下降,同時MDA的含量達(dá)到最大,這種GST活性的下降同時伴隨MDA含量的增加表明,藻細(xì)胞膜系統(tǒng)受到較大損害。因此,光合作用過程葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù),如 ABS/RC、PIabs、RC/CSo和 OEC,以及抗氧化酶系統(tǒng)中GST和MDA可以作為有效的指標(biāo)參數(shù)用于三氯生的毒性的評價。
[1] Corteza F S,Seabra Pereira C D,Santos A R,et al.Biological effects of environmentally relevant concentrations of the pharmaceutical triclosan in themarinemussel Perna perna(Linnaeus,1758)[J].Environmental Pollution,2012,168:145-150
[2] Sanderson H,Brain R A,Johnson D J,et al.Toxicity classification and evaluation of four pharmaceuticals classes:Antibiotics,antineoplastics,cardiovascular,and sex hormones[J].Toxicology,2004,203(1):27-40
[3] 周雪飛,陳家斌,周世兵,等.三氯生檢測方法的建立與優(yōu)化[J].中國給水排水,2010,26(12):126-129 Zhou X F,Chen JB,Zhou SB,et al.Determination of triclosan in wastewater and sludge treatment by USE/SPE-HPLC[J].ChinaWater& Wastewater,2010,26(12):126-129(in Chinese)
[4] 周世兵,周雪飛,張亞雷,等.三氯生在水環(huán)境中的存在行為及遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究進展[J].環(huán)境污染與防治,2008,30(10):71-74 Zhou SB,Zhou X F,Zhang Y L,et al.The research for occurrence,transport and transformation rules of triclosan in water environment[J].Environmental Pollution& Control,2008,30(10):71-74(in Chinese)
[5] Peng X Z,Yu Y Y,Tang C M.Occurrence of steroid estrogens,endocrine-disrupting phenols,and acid pharmaceutical residues in urban riverine water of the Pearl River Delta,South China[J].Science of the Total Environment,2008,397(1-3):158-156
[6] Coogan M A,Edziyie R E,La point TW,et al.Algal bioaccumulation of triclocarban,triclosan,and methyltriclosan in a North Texaswastewater treatment plant receiving stream [J].Chemosphere,2007,67(10):1911-1918
[7] Adolfsson-Erici M,Petterssona M,Parkkonen J,et al.Triclosan,a commonly used bactericide found in human milk and in the aquatic environment in Sweden [J].Chemosphere,2002,46(9-10):1485-1489
[8] Milagros M,Gomez M J,Imma F,et al.Evidence of 2,7/2,8-dibenzodichloro-p-dioxin as a photodegradation product of triclosan in water and wastewater samples[J].Analytica Chimica Acta,2004,524(1):241-247
[9] 曹光群,陳忠良,宋啟軍.三氯生的光降解產(chǎn)物分析及相關(guān)日化產(chǎn)品的安全性研究[J].分析實驗室,2008,27(8):58-61 Cao G Q,Chen Z L,Song Q J.Analysis of the photodegradation products of triclosan and the safety study of related daily-used chemical products[J].Chinese Journal of Analysis Laboratory,2008,27(8):58-61(in Chinese)
[10] Rule K L,Ebbett V R,Vikesland P J.Formation of chloroform and chlorinated organics by free-chlorine-mediated oxidation of triclosan[J].Environmental Science& Technology,2005,39(9):3176-3185
[11] 李林朋,馬慧敏,胡俊杰,等.三氯生和三氯卡班對人體肝細(xì)胞DNA損傷的研究[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報,2010,19(12):2897-2901 Li L P,Ma H M,Hu JJ,etal.The genotoxicity of triclosan and triclocarban in human hepatocyte L02 cell[J].Ecology and Environmental Sciences,2010,19(12):2897-2901(in Chinese)
[12] Gee R H,Charles A,Taylor N,et al.Oestrogenic and androgenic activity of triclosan in breast cancer cells[J].Journal of Applied Toxicology,2008,28(1):78-91
[13] Kobraei M E,White D S.Effects of 2,4-Dichlorohenoxyacetic acid on Kentucky algae:Simultaneous laboratory and field toxicity tests[J].Archives of Environmental Contamination and Toxicology,1996,31(4):571-580
[14] 唐麗,孫秀發(fā),張軍,等.三氯生對大鼠脂肪代謝的影響[J].中國藥理學(xué)與毒理學(xué)雜志,2002,16(1):70-74 Tang L,Sun X F,Zhang J,et al.Effects of triclosan on fatmetabolism in rats[J].Chinese Journal of Pharmacology and Toxicology,2002,16(1):70-74(in Chinese)
[15] 姜淑卿,周蕾,李怡嵐,等.三氯生亞急性經(jīng)口毒性的研究[J].中國職業(yè)醫(yī)學(xué),2006,12(6):432-434 Jiang SQ,Zhou L,Li Y L,et al.Subacute toxicity of triclosan in rats[J].China Occupational Medicine,2006,12(6):432-434(in Chinese)
[16] 伍筱琳,劉仁沿,李紅霞,等.三氯生對小球藻的生長效應(yīng)研究[J].海洋通報,2009,28(3):117-120 Wu X L,Liu R Y,LiH X,etal.Effects of triclosan on the growth of chlorella spp[J].Marine Science Bulletin,2009,28(3):117-120(in Chinese)
[17] Liu B Y,Nie X P,Liu W Q,et al.Toxic effects of erythromycin,ciprofloxacin and sulfamethoxazole on photosynthetic apparatus in Selenastrum capricornutum[J].Ecotoxicology and Environmental Safety,2011,74(4):1027-1035
[18] 王學(xué)奎.植物生理生化實驗原理和技術(shù)(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2002:220-227
[19] Appenroth K J,St?ckel J,Srivastava A,etal.Multiple effects of chromate on the photosynthetic apparatus of Spirodela polyrhiza as probed by OJIP chlorophyll a fluorescencemeasurements[J].Environmental Pollution,2001,115(1):49-64
[20] Strasser B J,Strasser R J.Measuring fast fluorescence transients to address environmental questions:The JIP test[G] //Mathis P.Photosynthesis:From Light to Biosphere(5th).Dordrecht:Kluwer Academic Publisher,1995:977-980
[21] 國家環(huán)保局.水生生物監(jiān)測手冊[M].南京:東南大學(xué)出版社,1993:192-202
[22] 洪華嫦,周海云,藍(lán)崇鈺.五氯酚對斜生柵藻的毒性效應(yīng)研究[J].環(huán)境科學(xué)研究,2003,16(6):23-25,28 Hong H C,Zhou H Y,Lan CY.Toxicity effects of pentachlorophenol on the growth,the contents of pigments and soluble protein of Scenedesmus obliquus[J].Research of Environmental Sciences,2003,16(6):23-25,28(in Chinese)
[23] 牟文,熊麗,胡芹芹,等.HgCl2對斜生柵藻(Scenedesmus obliquus)生理生化特性的影響[J].生態(tài)毒理學(xué)報,2009,4(6):854-859 Mu W,Xiong L,Hu Q Q,et al.Effects of HgCl2on physiological and biochemical characteristics of Scenedesmus obliquus[J].Asian Journal of Ecotoxicology,2009,4(6):854-859(in Chinese)
[24] Morant-Manceau A,Pradier E,Tremblin G.Osmotic adjustment,gas exchanges and chlorophyll fluorescence of a hexaploid triticale and its parental species under salt stress[J].Journal of Plant Physiology,2004,161(1):25-33
[25] Strasser R J,Tsimill-MichaelM,Srivastava A.Analysis of the chlorophyll a fluorescence transient[G]//Pagageorgiou G,Govindjee.(Eds.)Advances in Photosynthesis and Respiration,Chapter 12.Dordrecht:KAP Press,2004:1-47
[26] RicartM,Guasch H,Alberch M,et al.Triclosan persistence through wastewater treatment plants and its potential[J].Aquatic Toxicology,2010,100(4):346-353
[27] Naoki M,Hajime W.The role of lipids in photosystem II[J].Biochimica et Biophysica Acta,2012,1817(1):194-208
[28] Kanervo E,Tasaka Y,Murata N,et al.Membrane lipid unsaturation modulates processing of the photosystem II reaction-center protein D1 at low temperatures[J].Plant Physiology,1997,114(3):841-849
[29] Strasser B J.Donor side capacity of photosystem II probed by chlorophyll a fluorescence transients[J].Photosynthesis Research,1997,52(2):147-155
[30] Mitchell A E,Lakritz J,Jones A D.Quantification of individual glutathione S-transferase isozymes in hepatic and pulmonary tissues of naphthalene-tolerantmice[J].Archives of Toxicology,2000,74(4-5):215-221
[31] Binelli A,Parolini M,Pedriali A,et al.Antioxidant activity in the zebra mussel(Dreissena polymorpha)in response to triclosan exposure[J].Water,Air& Soil Pollution,2011,217(1-4):421-430
[32] Binelli A,Cogni D,Parolini M,et al.In vivo experiments for the evaluation of genotoxic and cytotoxic effects of triclosan in zebra mussel hemocytes[J].A-quatic Toxicology,2009,91(3):238-244
[33] 周啟星,孔繁翔,朱琳.生態(tài)毒理學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2004:55-110
[34] 王朋,溫蓓,張淑貞.環(huán)丙沙星對玉米芽期抗氧化酶活性及自由基代謝的影響[J].環(huán)境化學(xué),2011,30(4):753-759 Wang P,Wen B,Zhang SZ.Influence of ciprofloxacin(CIP)on antioxidative enzymes and free radical levels in maize(Zea mays L.)early stage development[J].Environmental chemistry,2011,30(4):753-759(in Chinese)
[35] 李燕,朱琳,劉碩.鉛、汞單一及聯(lián)合脅迫對柵藻的生長、GSH含量及相關(guān)酶活性的影響[J].環(huán)境科學(xué),2009,30(1):248-253 Li Y,Zhu L,Liu S.Individual and joint stress of lead and mercury on growth,glutathione and glutathione-related enzymes of Scenedesmus quadricauda[J].Environmental Science,2009,30(1):248-253(in Chinese)
[36] Sinha S,Basant A,Malik A,etal.Iron-induced oxidative stress in a macrophyte:A chemometric approach[J].Ecotoxicology and Environmental Safety,2009,72(2):585-595
[37] Canesl L,Ciacci C,Lorusso L C,et al.Effects of triclosan on Mytilus galloprovincialis hemocyte function and digestive gland enzyme activities:Possiblemodes of action on non-target organisms[J].Comparative Biochemistry and Physiology Part C:Toxicology&Pharmacology,2007,145(3):464-472
[38] 吳偉,瞿建宏,陳家長,等.多氯聯(lián)苯(PCBs)脅迫下鯽魚肝臟EROD酶活性與血清性激素含量的相關(guān)性研究[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報,2006,22(4):52-56 Wu W,Qu JH,Chen JC,et al.Correlation between EROD activity in liver and sex hormone in blood serum of Carassius auratus under stress of polychlor inated biphenyls[J].Journal of Ecology and Rural Environment,2006,22(4):52-56(in Chinese)
[39] 于方明,仇榮亮,胡鵬杰,等.不同Cd水平對小白菜葉片抗氧化酶系統(tǒng)的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2007,26(3):954-956 Yu FM,Qiu R L,Hu P J,et al.Effects of different cadmium levels on the antioxidative enzymes activities of leaf in Brassica chinensis[J].Journal of Agro-Environment Science,2007,26(3):954-956(in Chinese)
[40] Xu Z R,Bai S J.Effects of waterborne Cd exposure on glutathione metabolism in Nile tilapia(Oreochromis niloticus)liver[J].Ecotoxicology and Environmental Safety,2007,67(1):89-94
[41] 馬劍敏,蔡林林,胡靈衛(wèi),等.溴化1-己基-3-甲基咪唑?qū)π鄙鷸旁骞入赘孰募捌浯x酶的影響[J].水生生物學(xué)報,2009,33(4):696-701 Ma JM,Cai L L,Hu LW,et al.Responses of glutathione cycle enzymes and glutathione metabolism to 1-hexyl-3-methyl imidazolium stress in Scenedesmus obliquus[J].Acta Hydrobiologica Sinica,2009,33(4):696-701(in Chinese)
[42] 聶湘平,王翔,陳菊芳,等.三氯異氰尿酸與鹽酸環(huán)丙沙星對蛋白核小球藻的毒性效應(yīng)[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2007,27(10):1694-1701 Nie X P,Wang X,Chen JF,etal.Toxic effects of trichloroisocyanuric acid and ciprofloxacin hydrochloride on a freshwater alga,chlorellapyrenoidosa[J].Acta Scientiae Circumstantiae,2007,27(10):1694-1701
[43] Aravind P,Prasad M N V.Modulation of cadmium-induced oxidative stress in Ceratophyllum demersum by zinc involves ascorbate-glutathione cycle and glutathione metabolism [J].Plant Physiology and Biochemistry,2005,43(2):107-116
[44] Nemat Alla M M.Glutathione regulation of glutathione S-transferase and peroxidase activity in herbicide-treated Zea mays [J].Plant Physiology and Biochemistry,1995,33(2):185-192 ◆