銅、鋅對中肋骨條藻生態(tài)毒理研究*

閆 杰,陳 瑾,劉 凡,張兵之,b

(淮海工學院 a.海洋學院; b.江蘇省海洋生物技術重點實驗室,江蘇 連云港 222005)

隨著經(jīng)濟的發(fā)展,特別是沿海大開發(fā)活動的開展,工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)獲得了迅猛的發(fā)展。但由于技術限制且管理措施不到位,污染物排放引起近岸環(huán)境不斷惡化，這種現(xiàn)象也引起人們越來越多的重視。如何有效地監(jiān)控或者高靈敏地反映污染物排放情況具有重要意義。本文通過研究銅、鋅對中肋骨條藻的生態(tài)毒理影響從而反映海區(qū)環(huán)境中其變化情況，是對這一需求的有益嘗試。

銅、鋅離子在低濃度下是海洋有機體正常生理活動所必須的元素,然而當它們在有機體內(nèi)累積超過某一閾值時,則會對有機體產(chǎn)生毒害作用。隨著污染物的增加,河口區(qū)銅、鋅離子有增加的趨勢。

中肋骨條藻是河口區(qū)常見的富有種類,是廣溫廣鹽的典型代表。中肋骨條藻分布很廣,從北極到赤道,從外海高鹽水團至沿岸低鹽水團以至半咸水中都有分布,尤以河口附近有時數(shù)量很大,我國近海常見。中肋骨條藻還是養(yǎng)殖貝類的飼料。河口港灣由于有機質(zhì)的污染(富營養(yǎng)化),中肋骨條藻大量繁殖而形成赤潮。由于其具有廣溫廣鹽的特性,在其他海洋硅藻難以存活的惡化條件下,仍能生存并形成絕對優(yōu)勢。因此,其數(shù)量分布及生理因子變動可作為探討水質(zhì)污染物的生物性指標之一。

植物體在逆境脅迫下往往引起抗氧化酶系統(tǒng)活性的降低,使植物體內(nèi)活性氧產(chǎn)生和清除間的動態(tài)平衡被打破,從而導致活性氧的大量產(chǎn)生并積累,活性氧進一步引起植物體的氧化傷害[1]。因此植物體內(nèi)抗氧化酶活性的高低直接影響著植物體對逆境脅迫的適應能力或抵抗逆境脅迫傷害的能力。另外,酶促系統(tǒng)在生物尤其在植物的抗病和抗感染過程中同樣起著重要的作用[2-3]。因此可以選擇POD，CAT和 GSH-px作為衡量銅、鋅對中肋骨條藻影響的生態(tài)毒理指標。

1 材料和方法

1.1 中肋骨條藻培養(yǎng)方法和條件

培養(yǎng)液采用f/2營養(yǎng)鹽配方,培養(yǎng)溫度(19±1)℃,以日光燈管照射作為光源,光照強度3 000 lx,光暗周期12 h:12 h。用于藻培養(yǎng)的三角瓶預先滅菌。將處于指數(shù)生長期的微藻接種在500 mL f/2培養(yǎng)液中,同時設3個平行樣。

1.2 實驗方法

藻類生長采用平板計數(shù)法;POD,CAT和GSH-px采用試劑盒法(南京建成生物工程公司)。

將待測藻液14 000 r/min離心,取沉淀的藻泥加入2 mL的磷酸緩沖液(0.05 mol/L,pH=7),在超聲波破碎儀下破碎10 min,并在顯微鏡下觀看確定細胞壁已破碎[4-5]。按照試劑盒推薦方法添加試劑,并在酶標儀上檢測。

2 結(jié)果

2.1 銅、鋅對中肋骨條藻生長的影響

2.1.1 銅對中肋骨條藻的生長影響 根據(jù)圖1可知,隨著銅離子濃度的增加,中肋骨條藻的生長受到明顯的抑制,72 h時EC50<20 μmol/L。

圖1 不同濃度銅對中肋骨條藻生長的影響

2.1.2 鋅對中肋骨條藻生長的影響 根據(jù)圖2可知,鋅對中肋骨條藻的影響情況是,在低濃度下表現(xiàn)為促進,在高濃度下表現(xiàn)為抑制。

圖2 不同濃度鋅對中肋骨條藻生長的影響

2.2 銅、鋅對中肋骨條藻酶的影響

2.2.1 不同濃度銅對中肋骨條藻酶的影響 由圖3、圖4和圖5可知,隨著銅濃度的升高,POD,CAT和GSH-px(單位U/mg，表示每mg酶蛋白所具有的酶活力)都升高,說明藻類處于逆境中的一種適應。當銅濃度>20 μmol/L時,由于藻類的死亡上述酶活減弱。POD和GSH-px的升高也說明高濃度的銅能夠破壞中肋骨條藻的細胞結(jié)構。

圖3 不同濃度銅處理下中肋骨條藻POD的變化

圖4 不同濃度銅處理下中肋骨條藻CAT的變化

圖5 不同濃度銅處理下中肋骨條藻GSH-px的變化

2.2.2 不同濃度鋅對中肋骨條藻酶的影響 如果考慮到實驗的誤差,將20 μmol/L的鋅對中肋骨條藻GSH-px的影響剔除。從圖6和圖8可以很明顯地看出,當鋅濃度較低時,POD和GSH-px的活力較低,說明此時系統(tǒng)處于順境；隨著鋅濃度的增加,POD和GSH-px的活力增大,說明中肋骨條藻生存環(huán)境變差，通過酶系統(tǒng)清除逆境中產(chǎn)生的多余H+。從圖7中可以知道，CAT的活力一直很高，可能是CAT酶較敏感，且一直處于較高負荷狀態(tài)下，隨著鋅濃度進一步升高，中肋骨條藻開始死亡，CAT酶活開始下降，與生長狀況對應良好。

圖6 不同濃度鋅處理下中肋骨條藻POD的變化

圖7 不同濃度鋅處理下中肋骨條藻CAT的變化

圖8 不同濃度鋅處理下中肋骨條藻GSH-px的變化

3 結(jié)論

(1) POD,CAT和GSH-px活力的變化趨勢與中肋骨條藻的生長曲線相一致,能夠反映藻類的生長狀況。

(2) POD和CAT都表示出了當中肋骨條藻生長處于逆境時的防御機制,但是在中肋骨條藻中POD的變化更為明顯,因而POD可以遴選為測量因子。

(3) 隨著海水中銅、鋅等污染物含量增加，中肋骨條藻的生物量呈規(guī)律性變化。故可選擇中肋骨條藻作為反映水質(zhì)污染狀況的指示生物。

參考文獻:

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