氮磷比對(duì)不同生長(zhǎng)時(shí)期強(qiáng)壯前溝藻富集2,2’,4,4’-四溴聯(lián)苯醚的影響

葛 蔚柴 超尹遜棟昌 晶

(1. 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 青島 266109; 2. 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院, 青島 266109)

氮磷比對(duì)不同生長(zhǎng)時(shí)期強(qiáng)壯前溝藻富集2,2’,4,4’-四溴聯(lián)苯醚的影響

葛 蔚1柴 超2尹遜棟2昌 晶2

(1. 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 青島 266109; 2. 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院, 青島 266109)

以海洋微藻強(qiáng)壯前溝藻(Amphidinium carterae Hulburt)為研究對(duì)象, 研究氮磷比對(duì)強(qiáng)壯前溝藻不同生長(zhǎng)時(shí)期富集2,2’,4,4’–四溴聯(lián)苯醚(BDE-47)的影響, 測(cè)定其比生長(zhǎng)率、脂類(lèi)和碳水化合物等指標(biāo), 分析了不同生長(zhǎng)時(shí)期強(qiáng)壯前溝藻對(duì)BDE-47的富集與其生長(zhǎng)和生化成分的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn), 在強(qiáng)壯前溝藻的適應(yīng)期, 氮磷比16時(shí)的強(qiáng)壯前溝藻細(xì)胞富集量為1.3 ng/(106cells), 顯著低于其他氮磷比; 在對(duì)數(shù)期和穩(wěn)定期, 氮磷比64、128時(shí)其富集量顯著高于其他氮磷比, 對(duì)數(shù)期氮磷比64和128的富集量可達(dá)2.5—2.6 ng/(106cells), 約是其他氮磷比的1.5倍; 穩(wěn)定期時(shí)約是其他氮磷比的2.4倍, 且氮磷比128時(shí)高達(dá)3.6 ng/(106cells)。不同氮磷比下強(qiáng)壯前溝藻對(duì) BDE-47的富集量與脂類(lèi)含量之間呈一定的正相關(guān)關(guān)系, 線(xiàn)性擬合回歸系數(shù)近0.6。結(jié)果表明, 營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了強(qiáng)壯前溝藻的生長(zhǎng)和脂類(lèi)等生化成分變化, 并與 BDE-47富集量呈正相關(guān)關(guān)系,從而可對(duì)強(qiáng)壯前溝藻富集BDE-47產(chǎn)生影響。

氮磷比; 多溴聯(lián)苯醚; 富集; 微藻

阻燃劑是一類(lèi)能阻止塑料等高分子材料被引燃的功能性助劑, 在過(guò)去的30年中, 其使用量持續(xù)增加, 目前全球產(chǎn)量高達(dá)每年31萬(wàn)噸[1]。其中, 多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)是一類(lèi)使用最廣泛的阻燃劑, 大量應(yīng)用于塑料、電子電器、建材、紡織品、家具等產(chǎn)品中[2]。作為一種添加型阻燃劑, PBDEs僅是混入塑料等產(chǎn)品中, 并不形成化學(xué)鍵, 這導(dǎo)致PBDEs極易從產(chǎn)品中流出而進(jìn)入環(huán)境[3]。自20世紀(jì)70年代在環(huán)境中首次發(fā)現(xiàn)PBDEs后, PBDEs在環(huán)境和生物樣本中的含量呈指數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì), 目前已成為全球性污染物[4,5]。PBDEs具有較強(qiáng)的毒性、持久性和生物累積性, 因此關(guān)于它對(duì)環(huán)境和生物所造成的影響已成為環(huán)境科學(xué)的熱點(diǎn)問(wèn)題[6]。

近年, 海洋環(huán)境面臨著PBDEs污染, ?世界范圍的近海水體中均檢測(cè)到了PBDEs。在我國(guó), 廈門(mén)近海沉積物中8種PBDEs的平均含量為16.31 ng/g, 間隙水中平均濃度為15.3 ng/L[7]; 珠江口海水中17種 PBDEs的濃度范圍為0.34—68.0 ng/L[8]; 長(zhǎng)江口表層沉積物中12種PBDEs的最高濃度為0.55 ng/g[9]。調(diào)查發(fā)現(xiàn), 在209種PBDEs同系物中, 2,2’,4,4’-四溴聯(lián)苯醚(BDE-47)是一種主要存在于中國(guó)近海水體和水產(chǎn)品的一種PBDEs同系物[10—12]。

海水中的有機(jī)污染物能夠被微藻富集并在食物鏈中傳遞[13], 而海水中的營(yíng)養(yǎng)鹽影響著微藻對(duì)有機(jī)物的富集程度。在營(yíng)養(yǎng)匱乏環(huán)境中的淡水微藻對(duì)多氯聯(lián)苯和多氯代二苯并呋喃的富集量更高[14,15], 同時(shí)營(yíng)養(yǎng)鹽濃度影響了海洋微藻對(duì)PBDEs的富集[16, 17]。上述研究主要是針對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽濃度, 關(guān)于營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)對(duì)海洋微藻富集有機(jī)物的影響研究未見(jiàn)報(bào)道。本研究以我國(guó)近海常見(jiàn)的海洋微藻——強(qiáng)壯前溝藻(Amphidinium carterae Hulburt)為實(shí)驗(yàn)材料, 以近海環(huán)境和生物中主要存在的BDE-47為PBDEs的代表, 研究氮磷比對(duì)強(qiáng)壯前溝藻富集PBDEs的影響, 為探索不同營(yíng)養(yǎng)條件下海洋微藻對(duì)有機(jī)污染物的富集特征提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 微藻培養(yǎng)條件

強(qiáng)壯前溝藻來(lái)自于中國(guó)科學(xué)院海洋研究所生態(tài)室, 于光照培養(yǎng)箱中采用F/2培養(yǎng)基單種培養(yǎng), 培養(yǎng)溫度(20±1)℃ , 光照4000 lx, 光暗比為12h︰12h。

1.2 氮磷比設(shè)置

強(qiáng)壯前溝藻在無(wú)氮、磷人工海水中培養(yǎng)48h后,接種于 5 L無(wú)菌人工海水中, 添加硝酸鹽( NO3-)和磷酸鹽( PO4

3-), 氮磷比分別設(shè)置為: 1 ( NO3-: 16 μmol/L, PO4

3-: 16 μmol/L)、4 ( NO3-: 64 μmol/L, PO4

3-: 16 μmol/L)、16 ( NO3-: 256 μmol/L, PO43-: 16 μmol/L)、64 ( NO3-: 256 μmol/L, PO43-: 4 μmol/L)、128 ( NO3-: 256 μmol/L, PO43-: 2 μmol/L)。微量元素和維生素濃度根據(jù)F/2培養(yǎng)基加入。

在接種后的第 1天(適應(yīng)期)、第 4天(對(duì)數(shù)期)和第9天(穩(wěn)定期), 從培養(yǎng)體系中取出600 mL藻液,根據(jù)文獻(xiàn)[13], 加入 0.6 mL BDE-47的甲醇工作液(濃度為0.2 μg/mL), 使最終BDE-47濃度為0.2 μg/L。強(qiáng)壯前溝藻在 0.2 μg/LBDE-47環(huán)境中暴露24h后,收集藻細(xì)胞, 測(cè)定微藻生化組分和 BDE-47的富集量等。實(shí)驗(yàn)重復(fù)三次。

1.3 測(cè)定方法

細(xì)胞計(jì)數(shù) 培養(yǎng)開(kāi)始后每 24h后取一定體積藻液, 加入魯哥試劑, 用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)測(cè)定藻細(xì)胞密度。

營(yíng)養(yǎng)鹽的測(cè)定 培養(yǎng)開(kāi)始后每24h后用0.45 μm微孔濾膜過(guò)濾一定量藻液, 濾液分別用鎘柱還原法[18]和抗壞血酸還原的磷鉬蘭法[19]測(cè)定硝酸鹽和磷酸鹽含量。

碳水化合物和總脂的測(cè)定 過(guò)濾收集強(qiáng)壯前溝藻細(xì)胞, 根據(jù) Zhao等的方法[20]預(yù)處理碳水化合物和總脂樣品, 并分別采用苯酚–硫酸法和重鉻酸鹽氧化法[20]。

BDE-47的測(cè)定 強(qiáng)壯前溝藻暴露于BDE-47環(huán)境24h后, 取一定體積藻液過(guò)濾, BDE-47提取、純化和測(cè)定方法見(jiàn)Chai等[17]。BDE-47的測(cè)定設(shè)置了實(shí)驗(yàn)空白和雙平行樣, 并采用 2,2’,4,4’,5,5’-六溴聯(lián)苯醚(BDE-153)做回收率指示劑, 平均回收率為(84±10)%, 數(shù)據(jù)未采用回收率校正。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

采用SPSS 16.0軟件對(duì)結(jié)果進(jìn)行方差檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 營(yíng)養(yǎng)鹽在培養(yǎng)過(guò)程中的變化

在不同氮磷比條件下, 硝酸鹽和磷酸鹽濃度均呈降低趨勢(shì)(圖1、圖2)。氮磷比為1時(shí), 硝酸鹽濃度在第8天濃度降低到0.2 μmol/L, 在培養(yǎng)第10天未檢出; 其余氮磷比條件下的硝酸鹽濃度在培養(yǎng)最后1天的濃度為(4.80—159.50) μmol/L (圖1)。根據(jù)Justic等[21]提出的浮游微藻生長(zhǎng)所需最低氮濃度為 1 μmol/L的標(biāo)準(zhǔn), 氮磷比為1時(shí), 培養(yǎng)體系在第9天呈現(xiàn)氮限制特征, 其他氮磷比條件未出現(xiàn)氮限制特征。

磷酸鹽的變化表明, 培養(yǎng)至第 5天時(shí)氮磷比128中的磷酸鹽濃度降低到0.04 μmol/L, 在第6至第10天未檢出; 氮磷比64條件下的磷酸鹽濃度在培養(yǎng)第 9天時(shí)為 0.30 μmol/L, 在最后 1天未檢出;氮磷比16時(shí), 在培養(yǎng)第9天的濃度為0.95 μmol/L,到最后1天降低到0.04 μmol/L; 而在其他氮磷比條件下的磷酸鹽在第10天的濃度為(0.39—0.75) μmol/L。根據(jù)微藻生長(zhǎng)的磷營(yíng)養(yǎng)鹽閾值為0.1 μmol/L的標(biāo)準(zhǔn)[21],在氮磷比為128條件下強(qiáng)壯前溝藻生長(zhǎng)在第6至第10天一直受到磷限制, 而氮磷比為64在最后1天出現(xiàn)了磷限制特征, 氮磷比為 16時(shí)雖然在培養(yǎng)最后的濃度為 0.04 μmol/L, 但在第 9天時(shí)的濃度仍為0.95 μmol/L, 因此可能未受到明顯的磷限制。

2.2 不同氮磷比下強(qiáng)壯前溝藻的密度和比生長(zhǎng)率

培養(yǎng)第1天強(qiáng)壯前溝藻密度沒(méi)有顯著差異(圖3),約為2.0×104cells/mL。第2至第6天微藻進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期, 氮磷比1、4、16條件下的細(xì)胞密度高于64、128條件下約0.5倍。第9至第10天微藻基本進(jìn)入穩(wěn)定期, 各氮磷比下的細(xì)胞密度均出現(xiàn)顯著差異,氮磷比為16時(shí)的密度高達(dá)14.0×104cells/mL, 氮磷比為128是的密度最低, 僅為6.8×104cells/mL。

圖1 不同氮磷比條件下培養(yǎng)過(guò)程中硝酸鹽的濃度變化Fig. 1 The change of nitrate concentration under different N/P ratios during cultivation

圖2 不同氮磷比條件下培養(yǎng)過(guò)程中磷酸鹽的濃度變化Fig. 2 The change of phosphate concentration under different N/P ratios during cultivation

在不同氮磷比下強(qiáng)壯前溝藻的比生長(zhǎng)率也出現(xiàn)一定的差異(圖 4), 其中氮磷比為 16時(shí)的平均和最大比生長(zhǎng)率均最高, 分別為 0.20和 0.49/d; 其次是在氮磷比為1和4條件下, 平均比生長(zhǎng)率為(0.17—0.18)/d, 最大比生長(zhǎng)率為0.36/d; 比生長(zhǎng)率最低的氮磷比條件為 64和 128, 平均比生長(zhǎng)率為(0.11—0.13)/d, 最大比生長(zhǎng)率為(0.26—0.30)/d。因此, 強(qiáng)壯前溝藻的生長(zhǎng)在最適氮磷比 16時(shí)的密度和比生長(zhǎng)率最高, 在低氮磷比條件下略低, 在高氮磷比條件下最低。

2.3 不同氮磷比下強(qiáng)壯前溝藻的脂類(lèi)和碳水化合物含量

圖3 不同氮磷比條件下強(qiáng)壯前溝藻的細(xì)胞密度Fig. 3 The cell density of Amphidinium carterae Hulburt under different N/P ratios during cultivation

不同氮磷比條件下強(qiáng)壯前溝藻細(xì)胞脂類(lèi)含量見(jiàn)圖 5, 在強(qiáng)壯前溝藻生長(zhǎng)的適應(yīng)期, 細(xì)胞內(nèi)脂類(lèi)含量范圍在 7.8—9.8 mg/(108cells), 其中氮磷比為 16時(shí)的脂類(lèi)含量最低, 但總體上沒(méi)有出現(xiàn)顯著差異(P＞0.05); 對(duì)數(shù)期氮磷比128時(shí)的脂類(lèi)含量為12.9 mg/ (108cells), 顯著高于其他氮磷比; 穩(wěn)定期氮磷比 64和128的脂類(lèi)含量分別為11.2和13.1 mg/(108cells), 而氮磷比1、4和16時(shí)為7.8—8.8 mg/(108cells), 在高氮磷比的脂類(lèi)含量顯著升高(P＜0.05)。與脂類(lèi)相似,適應(yīng)期細(xì)胞內(nèi)碳水化合物沒(méi)有顯著差異(圖6), 范圍為0.7—0.8 mg/(108cells); 在對(duì)數(shù)期和穩(wěn)定期, 氮磷比64和128時(shí)的碳水化合物含量分別為1.4—1.5 mg/ (108cells)和1.5—1.8 mg/(108cells), 顯著高于其他氮磷比 (P＜0.05)。 總體上, 在各氮磷比下適應(yīng)期強(qiáng)壯前溝藻的脂類(lèi)和碳水化合物含量無(wú)顯著差異; 在對(duì)數(shù)期和穩(wěn)定期, 高氮磷比時(shí)的兩種生化成分含量顯著升高。

圖 4 不同氮磷比條件下強(qiáng)壯前溝藻的平均比生長(zhǎng)率和最大比生長(zhǎng)率Fig. 4 The average and maximum specific growth rate of Amphidinium carterae Hulburt under different N/P ratios during cultivation

圖5 不同氮磷比條件下強(qiáng)壯前溝藻細(xì)胞脂類(lèi)含量Fig. 5 Cellular lipid of Amphidinium carterae Hulburt under different N/P ratios

2.4 不同氮磷比下強(qiáng)壯前溝藻對(duì)BDE-47的富集量

不同氮磷比下強(qiáng)壯前溝藻對(duì) BDE-47的富集量見(jiàn)圖 7, 適應(yīng)期氮磷比為 16時(shí)的細(xì)胞富集量為1.3 ng/(106cells), 顯著低于其他氮磷比(P＜0.05);對(duì)數(shù)期時(shí), 氮磷比64和128的富集量分別為2.5和2.6 ng/(106cells), 在其他條件下為 1.5—1.8 ng/ (106cells),在高氮磷比條件下強(qiáng)壯前溝藻對(duì) BDE-47的富集量顯著升高 (P＜0.05); 與對(duì)數(shù)期相似, 穩(wěn)定期的富集量也是在氮磷比64、128時(shí)顯著高于其他氮磷比(P＜0.05), 約是其他條件下的 2.4倍, 其中氮磷比128時(shí)的富集量最高, 為3.6 ng/(106cells)。

圖6 不同氮磷比條件下強(qiáng)壯前溝藻細(xì)胞碳水化合物含量Fig. 6 Cellular carbohydrate of Amphidinium carterae Hulburt under different N/P ratios

圖7 不同氮磷比條件下強(qiáng)壯前溝藻細(xì)胞對(duì)BDE-47的富集量Fig. 7 The bioaccumulated BDE-47 amount in Amphidinium carterae Hulburt under different N/P ratios

在不同氮磷比下強(qiáng)壯前溝藻對(duì) BDE-47的富集量與脂類(lèi)和碳水化合物含量之間呈一定的正相關(guān)關(guān)系(圖8), 隨著生化成分含量的增加, BDE-47富集量呈上升趨勢(shì)。與碳水化合物相比, 強(qiáng)壯前溝藻對(duì)BDE-47的富集量與脂類(lèi)的正相關(guān)關(guān)系更良好, 線(xiàn)性擬合回歸系數(shù)接近0.6。

3 討論

3.1 營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)對(duì)微藻細(xì)胞富集有機(jī)污染物的影響

Lynn等[13]報(bào)道, 在低磷、低硅環(huán)境中培養(yǎng)的硅藻極小冠盤(pán)藻 Stephanodiscus minutulus細(xì)胞對(duì)2,2’,6,6’-四氯聯(lián)苯的富集量分別是高磷、硅環(huán)境中的1.7和2.6倍, 同時(shí)發(fā)現(xiàn)在低氮環(huán)境下富集量也高于高營(yíng)養(yǎng)環(huán)境, 但差異較小。Datta[15]在硅藻梅尼小環(huán)藻Cyclotella meneghiniana對(duì)2,2’,4,4’,5,5’-六氯聯(lián)苯的富集研究中發(fā)現(xiàn)了相似的規(guī)律, 即細(xì)胞富集量在低硅環(huán)境中＞低磷＞低氮＞高營(yíng)養(yǎng)。但 Kilham[14]對(duì)硅藻固定化菱形藻 Nitzschia sp.富集氘代的多氯代二苯并呋喃時(shí)發(fā)現(xiàn)富集量在低硅環(huán)境中＞高營(yíng)養(yǎng)＞低磷, 規(guī)律略有不同, 這可能是由于研究采用的微藻和有機(jī)物種類(lèi)均不同。葛蔚等[16]研究了不同氮濃度下硅藻牟氏角毛藻Chaetoceros muelleri對(duì)2,2’,4,4’, 5-五溴聯(lián)苯醚的富集量, 發(fā)現(xiàn)隨著氮濃度的升高,細(xì)胞富集量呈降低趨勢(shì)。Chai等[17]發(fā)現(xiàn), 在缺氮、缺磷環(huán)境中, 甲藻東海原甲藻 Prorocentrum donghaiense對(duì)三種多溴聯(lián)苯醚同系物的富集量均顯著高于高氮、磷環(huán)境。因此, 當(dāng)營(yíng)養(yǎng)鹽限制或匱乏時(shí),微藻對(duì)有機(jī)物的富集量可能升高。本研究也發(fā)現(xiàn)了相似的規(guī)律, 由于初始氮磷比的差異, 培養(yǎng)過(guò)程中氮、磷濃度發(fā)生了變化(圖1、圖2), 導(dǎo)致氮磷比64時(shí)強(qiáng)壯前溝藻的生長(zhǎng)在穩(wěn)定期受到了磷的限制, 氮磷比128時(shí)在對(duì)數(shù)期和穩(wěn)定期均受到嚴(yán)重的磷限制,使得強(qiáng)壯前溝藻在對(duì)數(shù)期和穩(wěn)定期時(shí)對(duì)多溴聯(lián)苯醚的富集量顯著升高(圖7); 同時(shí)氮磷比為1時(shí)微藻的生長(zhǎng)在穩(wěn)定期受到了氮限制(圖1), 使得對(duì)多溴聯(lián)苯醚的富集量也略高于氮磷比為4和16時(shí), 但差異不明顯(圖7)。

圖8 強(qiáng)壯前溝藻細(xì)胞BDE-47的富集量與生化成分的關(guān)系Fig. 8 Relationship of bioaccumulated BDE-47 amount and biochemical composition content in Amphidinium carterae Hulburt under different N/P ratios

3.2 營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)對(duì)微藻細(xì)胞生長(zhǎng)和生化成分的影響

Redfield等曾提出微藻生長(zhǎng)的最適氮磷比為16,當(dāng)?shù)妆鹊陀?16時(shí)氮可能是微藻生長(zhǎng)的限制性營(yíng)養(yǎng)鹽, 高于16時(shí)則磷可能是限制性因素[22]。但由于微藻對(duì)氮、磷的吸收率存在差異, 不同微藻生長(zhǎng)的最適氮磷比也不同。研究發(fā)現(xiàn), 東海原甲藻、球形棕囊藻和尖刺擬菱形藻的最適氮磷比分別為30、30和 10[23], 而新月柱鞘藻、青島大扁藻和米氏凱倫藻分別在氮磷比160、4和80時(shí)細(xì)胞比生長(zhǎng)速率最快[24]。在本研究中, 氮磷比為16時(shí), 強(qiáng)壯前溝藻生長(zhǎng)的種群密度最大, 其次是在低氮磷比時(shí), 而在高氮磷比下種群密度顯著降低(圖 3); 與密度相似, 強(qiáng)壯前溝藻的最大和平均比生長(zhǎng)率均是在氮磷比為 16時(shí)最高, 在氮磷比為64 和128等高氮磷比下較低。

氮磷比除影響微藻的種群密度和比生長(zhǎng)率外,還影響了其脂類(lèi)和碳水化合物等生化成分的含量。研究發(fā)現(xiàn), 東海原甲藻Prorocentrum donghaiense在低氮磷比時(shí)的總脂和總碳水化合物含量是氮磷比16時(shí)的 2倍[20], 同時(shí), 高氮磷比也會(huì)導(dǎo)致綠色巴夫藻Pavlova viridis脂類(lèi)和碳水化合物的增加[25]; 也有研究發(fā)現(xiàn), 雖然硅藻 Bacillariophyceae和普林藻Prymnesiophyceae在磷限制環(huán)境中脂類(lèi)含量增加了,但綠色鞭毛藻N. atomus 和Tetraselmis sp.卻降低了[26], 這可能是由于微藻生化成分對(duì)氮磷比的響應(yīng)存在種間差異。在本研究中強(qiáng)壯前溝藻在適應(yīng)期不同氮磷比下脂類(lèi)和碳水化合物含量沒(méi)有出現(xiàn)顯著差異, 但在對(duì)數(shù)期和穩(wěn)定期, 高氮磷比條件下其含量均顯著升高, 而低氮磷比時(shí)的變化不明顯(圖3)。由于脂類(lèi)和碳水化合物是微藻作為能量用來(lái)儲(chǔ)存的,當(dāng)環(huán)境中的營(yíng)養(yǎng)鹽匱乏或限制時(shí), 其含量可能會(huì)升高, 以使微藻渡過(guò)惡劣環(huán)境[27]。在本研究中, 盡管氮磷比為 1時(shí)在穩(wěn)定期微藻受到一定的氮限制, 但生化成分的變化不明顯; 但在氮磷比為64和128等高氮磷比條件下, 在對(duì)數(shù)期和穩(wěn)定期微藻受到磷限制, 導(dǎo)致其脂類(lèi)和碳水化合物顯著升高, 這可能是由于與氮限制相比, 強(qiáng)壯前溝藻的生長(zhǎng)和生化成分含量對(duì)磷限制更為敏感。

3.3 微藻對(duì)有機(jī)污染物的富集與其生長(zhǎng)和生化成分的關(guān)系

生物富集有機(jī)污染物的主要機(jī)制是有機(jī)化合物在生物的脂類(lèi)物質(zhì)中和水中的分配。研究發(fā)現(xiàn), 多環(huán)芳烴、二氯聯(lián)苯、有機(jī)氯等有機(jī)污染物通常富集在脂類(lèi)含量豐富的水生生物中, 在同一生物中則脂類(lèi)含量高的生物組織中富集因子較高[28—30]。本研究也發(fā)現(xiàn), 微藻富集的 BDE-47與其脂類(lèi)含量呈一定的正相關(guān)關(guān)系(圖8)。營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了強(qiáng)壯前溝藻細(xì)胞中脂類(lèi)的變化, 而脂類(lèi)與微藻富集的有機(jī)物呈正相關(guān)關(guān)系, 因此, 營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)最終導(dǎo)致其對(duì)BDE-47富集量的改變。此外, 微藻對(duì)有機(jī)物的富集還與其生長(zhǎng)有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn), 當(dāng)微藻的生長(zhǎng)速率超過(guò)對(duì)有機(jī)物的吸收速率時(shí), 微藻細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物含量降低, 即生長(zhǎng)稀釋作用[31]。在本研究中, 當(dāng)?shù)妆葹?6時(shí), 強(qiáng)壯前溝藻的最大和平均比生長(zhǎng)率均最高(圖 4), 這可能也是導(dǎo)致該氮磷比條件下的 BDE-47含量較低的原因。

4 結(jié)論

氮磷比對(duì)不同生長(zhǎng)時(shí)期的強(qiáng)壯前溝藻富集多溴聯(lián)苯醚具有影響, 在強(qiáng)壯前溝藻的適應(yīng)期, 氮磷比16時(shí)的強(qiáng)壯前溝藻細(xì)胞對(duì) BDE-47的富集量最低,為1.3 ng/(106cells); 在對(duì)數(shù)期和穩(wěn)定期, 氮磷比64和 128的富集量顯著高于其他氮磷比, 分別是其他氮磷比的1.5和2.4倍, 其中穩(wěn)定期氮磷比128時(shí)的富集量高達(dá)3.6 ng/(106cells)。不同氮磷比下強(qiáng)壯前溝藻對(duì) BDE-47的富集量與其生化成分含量之間呈一定的正相關(guān)關(guān)系, 其中與脂類(lèi)含量的相關(guān)性較高,線(xiàn)性擬合回歸系數(shù)近0.6。營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了強(qiáng)壯前溝藻的生長(zhǎng)和脂類(lèi)等生化成分變化, 而生化成分含量與BDE-47富集量呈正相關(guān)關(guān)系, 因此, 營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)導(dǎo)致強(qiáng)壯前溝藻BDE-47富集量的改變。

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EFFECTS OF N/P RATIOS ON BIOACCUMULATION OF 2,2’,4, 4’–TETRABROMODIPHENYL ETHER BY AMPHIDINIUM CARTERAE HULBURT IN DIFFERENT GROWTH PHASES

GE Wei1, CHAI Chao2, YIN Xun-Dong2and CHANG Jing2
(1. College of Life Science, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China; 2. College of Resource and Environment, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China)

In this study we explored the bioaccumulation of 2,2’,4,4’–Tetrabromodiphenyl ether (BDE-47) by Amphidinium carterae Hulburt under different N/P ratios (1, 4, 16, 64, 128) in different growth phases. Specifically we examined the algal specific growth rate and the biochemical composition including lipid and carbohydrate, as well as the relationship between the amount of bioaccumulated BDE-47 and the biochemical composition. The results showed that the amount of bioaccumulated BDE-47 was 1.3 ng/(106 cells) when the N/P ratio was 16 in the lag phase which was significantly lower than those under other N/P ratios. In the log and stationary phase, the bioaccumulated BDE-47 under N/P ratios of 64 and 128 was significantly richer than those under other ratios. Under the two N/P ratios mentioned above, the amounts of bioaccumulated BDE-47 in the log [2.5—2.6 ng/(106 cells)] and stationary phases were 1.5 and 2.4 times higher than those under other N/P ratios respectively. It reached to 3.6 ng/(106 cells) under N/P ratio of 128 in stationary phases. There was a positive correlation between the amount of bioaccumulated BDE-47 and cellular lipid, with the R2 value of nearly 0.6. Our results showed that the lipid content was positively correlated with the bioaccumulation of BDE-47; therefore the N/P ratio could affect the amount of bioaccumulated BDE-47 by altering the lipid content.

N/P ratio; Polybrominated diphenyl ethers (PBDEs); Bioaccumulation; Microalgae

X171.5

A

1000-3207(2014)05-0841-07

10.7541/2014.126

2013-07-10;

2013-12-22

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40906061); 山東省“兩區(qū)”建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目(2011-黃-19); 青島市公共領(lǐng)域科技支撐計(jì)劃(12-1-3-64-nsh); 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)高層次人才啟動(dòng)基金項(xiàng)目(630642)資助

葛蔚(1971—), 男, 黑龍江省伊春人; 副教授; 主要從事生物化學(xué)方面研究。E-mail: gwi2050@126.com

柴超, E-mail: chaichao1999@126.com