氯代阻燃劑得克隆對(duì)纖細(xì)裸藻的生態(tài)毒性效應(yīng)

常葉倩，于文汐，俞爽，劉程曦，李梅

南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院，污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京210023

氯代阻燃劑得克隆對(duì)纖細(xì)裸藻的生態(tài)毒性效應(yīng)

常葉倩，于文汐，俞爽，劉程曦，李梅*

南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院，污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京210023

得克隆(Dechlorane Plus, DP)作為全球廣泛使用的氯代阻燃劑，具有POPs特性和環(huán)境毒性，但其生物毒性數(shù)據(jù)非常有限。本文選擇水生初級(jí)生產(chǎn)者纖細(xì)裸藻(Euglena gracilis)作為研究對(duì)象，通過(guò)檢測(cè)藻細(xì)胞生長(zhǎng)狀況、光合色素水平、抗氧化酶活性、谷胱甘肽(GSH)和丙二醛(MDA)含量變化，研究了不同濃度DP對(duì)其生態(tài)毒性效應(yīng)的影響。結(jié)果顯示，低濃度DP對(duì)纖細(xì)裸藻生長(zhǎng)具有一定促進(jìn)作用，但差異不顯著；DP濃度較低時(shí)(0.1和0.5 mg·L-1DP)類(lèi)胡蘿卜素含量受到輕微抑制；較高濃度DP暴露導(dǎo)致超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)和谷胱甘肽(GSH)水平顯著增加，同時(shí)高濃度DP(8 mg·L-1)下MDA含量顯著上升，提示膜結(jié)構(gòu)受到損傷；表明較高實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，DP對(duì)纖細(xì)裸藻的生長(zhǎng)及抗氧化系統(tǒng)均產(chǎn)生一定影響，結(jié)果將為DP的環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。

得克隆(DP)；纖細(xì)裸藻；毒性效應(yīng)；生長(zhǎng)；光合色素；抗氧化酶

Received16 January 2017accepted13 March 2017

Abstract: Dechlorane Plus (DP) is a widely used chlorinated flame retardant and regarded as a persistent organic pollutant (POPs) and an environmental toxin. However, the biological toxicity data of DP is still quite limited. In this study, we investigated its toxic effect on the aquatic Euglena gracilis, which is a sensitive primary producer, by analyzing the growth curves, photosynthetic pigments and activities of several enzymes such as superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD), glutathione (GSH) and malondialdehyde (MDA). Our results showed that low levels of DP could stimulate the growth of E. gracilis, but the effect was not obvious. It was also found that carotenoids were slightly inhibited when exposed to low levels of DP (0.1 and 0.5 mg·L-1DP). However, high levels of DP (8 mg·L-1) could lead to the accretion of GSH, SOD and POD as well as the rising level of MDA which indicated DP's potential damage of cell membranes. In a world, our results provide scientific basis for the assessment of the overall environmental ecological toxicity of DP.

Keywords: Dechlorane Plus (DP); Euglena gracilis; toxic effects; growth; photosynthetic pigments; antioxidant enzyme

得克隆(Dechlorane Plus, DP)，化學(xué)名為雙(六氯環(huán)戊二烯)環(huán)辛烷(DCRP)，也叫敵可燃，呈白色粉末狀，因具有阻燃效率高、熱穩(wěn)定性好、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，作為添加型高氯代脂環(huán)族阻燃劑被廣泛用于電子產(chǎn)品、家具、紡織品等高分子材料[1]。由于滅蟻靈等可能帶來(lái)的環(huán)境危害，DP作為其替代品在各國(guó)工廠開(kāi)始廣泛生產(chǎn)使用[2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，DP年產(chǎn)量已超過(guò)5 000 t，被美國(guó)環(huán)境保護(hù)局(EPA)列為高產(chǎn)量化合物。盡管DP在50年前就已投產(chǎn)使用，但直到2006年，在北美五大湖地區(qū)沉積物和土壤樣品中檢測(cè)到DP后，才引發(fā)人們對(duì)它的關(guān)注[3]。作為一種新興污染物，國(guó)內(nèi)外在多種環(huán)境介質(zhì)中均檢出DP，包括水、沉積物、土壤、大氣層和生物群落等[2,4-7]。

由于DP與多種持久性有機(jī)污染物(POPs)，如氯丹、艾氏劑等結(jié)構(gòu)特征類(lèi)似，且在環(huán)境中分布廣泛，因此具有潛在生物累積、環(huán)境持久和長(zhǎng)距離傳輸?shù)忍匦?。近年?lái)隨著對(duì)DP污染水平的深入研究，發(fā)現(xiàn)雖然其環(huán)境濃度較低，卻易于在生物體內(nèi)積累[8]。最近研究顯示，電子垃圾拆解工人血清與脂肪中DP含量上升顯著[1]，而在DP所有環(huán)境釋放的途徑中，電子垃圾拆解是DP環(huán)境釋放的重要途徑。因此，DP不僅會(huì)威脅生態(tài)系統(tǒng)的安全，也可能對(duì)人類(lèi)健康產(chǎn)生潛在危害。

目前關(guān)于得克隆的研究主要集中在空氣、水體、土壤和生物體內(nèi)含量的分析方面，對(duì)DP毒性研究仍較為匱乏，尚處于起步階段，最早數(shù)據(jù)僅限于生產(chǎn)DP的Oxychem化學(xué)公司提供的DP毒理學(xué)測(cè)試數(shù)據(jù)以及美國(guó)EPA高產(chǎn)量化合物信息系統(tǒng)(HPVIS)[9-10]。Oxychem認(rèn)為DP是一種低毒至無(wú)毒的化合物，其中100 mg·L-1DP對(duì)藍(lán)鰓太陽(yáng)魚(yú)(bluegill sunfish)無(wú)明顯作用[9]。近年來(lái)，已有研究將注意力逐漸轉(zhuǎn)移到DP毒理學(xué)效應(yīng)上，受試生物多為魚(yú)類(lèi)[11-12]和陸生生物[13-18]。研究顯示，斑馬魚(yú)暴露于DP可能會(huì)導(dǎo)致魚(yú)體內(nèi)氧化損傷和甲狀腺素激素分泌不平衡[12]。對(duì)陸生生物小鼠而言，口服DP則可能引發(fā)其肝臟氧化應(yīng)激性損傷和體內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)紊亂[13]。與有限的毒性數(shù)據(jù)相比，DP生物富集方面研究較多[17-20]。Wang等[16]研究表明DP在生物體內(nèi)的富集隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)上升，且其代謝產(chǎn)物脫氯DP隨食物鏈放大的效應(yīng)更為顯著。最近研究顯示，syn-DP易在生物體內(nèi)蓄積和放大，可在魚(yú)肝臟積累，并通過(guò)血腦屏障進(jìn)入腦部[8]，鞏寧等[7]發(fā)現(xiàn)anti-DP更易在大型海藻中富集。Xian等[17]也發(fā)現(xiàn)DP順?lè)串悩?gòu)體具有不同的生物放大系數(shù)。對(duì)水生植物而言，姜濤等[19]研究了不同濃度DP暴露對(duì)小球藻(Chlorella vulgaris)生長(zhǎng)、氧化應(yīng)激和光合作用的影響，趙磊[20]發(fā)現(xiàn)一定濃度DP會(huì)降低孔石莼(Ulva pertusa)的光合效率?？傮w而言，DP對(duì)水生藻類(lèi)，尤其是微藻的毒性效應(yīng)研究仍較為缺失。

微藻是水生生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)者，其種類(lèi)多樣性和初級(jí)生產(chǎn)量直接影響水生生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能和平衡穩(wěn)定。水生毒理學(xué)研究中，微藻具有個(gè)體小、繁殖快、對(duì)毒物敏感等特點(diǎn)，是監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)水環(huán)境質(zhì)量的重要指標(biāo)[21]。纖細(xì)裸藻(Euglena gracilis)作為一種淡水單細(xì)胞微藻，類(lèi)屬裸藻屬，又稱眼蟲(chóng)藻屬，分布廣泛，富營(yíng)養(yǎng)化淺水池塘中較常見(jiàn)。纖細(xì)裸藻培養(yǎng)簡(jiǎn)單，生長(zhǎng)迅速，具有2種營(yíng)養(yǎng)方式(自養(yǎng)和異養(yǎng))，其運(yùn)動(dòng)性能、細(xì)胞性狀、光合作用等參數(shù)對(duì)環(huán)境脅迫十分敏感，故已被廣泛地用作水環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)的實(shí)驗(yàn)材料[22]。

本研究以初級(jí)生產(chǎn)者纖細(xì)裸藻(E. gracilis)作為受試生物，采用生物量、光合色素含量、抗氧化酶活性以及GSH和MDA含量等作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，探討DP對(duì)纖細(xì)裸藻的毒性效應(yīng)，以期深入分析其對(duì)微藻不同水平的生態(tài)毒性，進(jìn)而為DP的環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法(Materials and methods)

1.1 微藻培養(yǎng)

纖細(xì)裸藻由中科院水生生物所典型培養(yǎng)物保藏委員會(huì)淡水藻類(lèi)藻種庫(kù)(FACHB)提供，培養(yǎng)基參考Checcucci等的文獻(xiàn)[23]?？紤]到DP的一般環(huán)境濃度及其在環(huán)境中的快速增長(zhǎng)濃度，實(shí)驗(yàn)設(shè)置5個(gè)濃度組(0.1、0.5、1.0、4.0和8.0 mg·L-1)和1個(gè)溶劑對(duì)照組，每組3個(gè)平行，以二甲基亞砜(DMSO)助溶，同時(shí)設(shè)置空白組和溶劑對(duì)照組，所用DMSO最大添加比例不超過(guò)5‰。裸藻接種后于恒溫光照培養(yǎng)箱培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為：光強(qiáng)80～90 μm·m-2·s-1，溫度(25 ± 1) ℃，光暗比12 h∶12 h，連續(xù)培養(yǎng)7 d。定時(shí)人工搖動(dòng)，并隨機(jī)移動(dòng)各瓶位置，以減少因接受光照條件不同造成的誤差。

1.2 裸藻生長(zhǎng)和光合色素含量測(cè)定

以培養(yǎng)基作空白對(duì)照，680 nm波長(zhǎng)下，每天定時(shí)測(cè)定藻液吸光度(721-100型紫外分光光度計(jì))，結(jié)果取3個(gè)平行平均值。根據(jù)本課題組前期研究結(jié)果進(jìn)行微藻細(xì)胞數(shù)和吸光值換算：y=(94.309×OD680+0.9114)×104，y為細(xì)胞數(shù)(個(gè)·mL-1)，r=0.999[21]。培養(yǎng)96 h后，取適量藻液，低速離心15 min，棄上清后用80%(體積比)丙酮提取，于470 nm、645 nm和663 nm處測(cè)定吸光值，根據(jù)下述公式計(jì)算各組裸藻葉綠素a(Chl a)、葉綠素b(Chl b)和類(lèi)胡蘿卜素(Car)含量，并與細(xì)胞數(shù)y進(jìn)行換算，得出各組裸藻光合色素含量[24]。

葉綠素A：Ca(mg·L-1)= 12.7A663-2.69A645；

葉綠素B：Cb(mg·L-1)= 22.9A663-4.68A645；

類(lèi)胡蘿卜素：C類(lèi)胡蘿卜素(mg·L-1)=(1000A470-3.27Ca-104Cb)/229。

1.3 粗酶液提取和酶活性測(cè)定

離心收集培養(yǎng)96 h藻液，重懸于pH為7.0的適量預(yù)冷磷酸鹽緩沖液，冰浴下超聲破碎，4 ℃低溫12 000 r·min-1離心20 min，取上清進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)分析?？扇苄缘鞍撞捎每捡R斯亮藍(lán)法測(cè)定，黃嘌呤氧化酶法測(cè)定超氧化物歧化酶(SOD)活性，愈創(chuàng)木酚法測(cè)定過(guò)氧化物酶(POD)活性，丙二醛(MDA)采用TBA法顯色測(cè)定，谷胱甘肽(GSH)含量采用二硫代二硝基苯甲酸與巰基化合物反應(yīng)顯色測(cè)定，結(jié)果取3個(gè)平行平均值。其中，以每毫升反應(yīng)液中SOD抑制率達(dá)50%時(shí)對(duì)應(yīng)的SOD量為一個(gè)SOD活力單位(U)。以每分鐘分解1 μmol過(guò)氧化氫所需的酶量為一個(gè)POD活力單位。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用SPSS和Origin 8.5軟件進(jìn)行分析，對(duì)試驗(yàn)組與對(duì)照組進(jìn)行顯著性t檢驗(yàn)，以P < 0.05作為顯著性依據(jù)。

2 結(jié)果與討論(Results and discussion)

2.1 DP對(duì)纖細(xì)裸藻生長(zhǎng)狀況的影響

接種后每天定時(shí)測(cè)定纖細(xì)裸藻OD值，并換算成細(xì)胞數(shù)，不同濃度DP暴露下其生長(zhǎng)情況由圖1所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，空白對(duì)照組與溶劑對(duì)照組(DMSO)間無(wú)顯著性差異，提示溶劑對(duì)照對(duì)微藻生長(zhǎng)未產(chǎn)生明顯影響，為方便比較與分析，本文結(jié)果與討論中直接選用溶劑對(duì)照組作為對(duì)照進(jìn)行比對(duì)。由圖可見(jiàn)，與對(duì)照組(DMSO)相比，DP各濃度組均呈現(xiàn)藻細(xì)胞密度隨暴露時(shí)間增加而升高的趨勢(shì)，具有一定的劑量-效應(yīng)關(guān)系，且在5～6 d時(shí)達(dá)到最大增長(zhǎng)速率，之后隨培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)，生長(zhǎng)速度逐漸減慢。DP低濃度組在培養(yǎng)早期藻細(xì)胞密度隨暴露時(shí)間升高趨勢(shì)更為明顯，提示低濃度DP對(duì)裸藻生長(zhǎng)具有一定促進(jìn)作用，7 d時(shí)最低濃度(0.1 mg·L-1)促進(jìn)率為對(duì)照組的124.45%(P < 0.05)；而從1 d到7 d時(shí)，最高濃度下(8 mg·L-1)裸藻生長(zhǎng)速率均低于低濃度組生長(zhǎng)速率，且與對(duì)照組相比較，其抑制(1～4 d)或促進(jìn)作用(4～7 d)均幾乎不可見(jiàn)。

藻類(lèi)的生長(zhǎng)試驗(yàn)可用來(lái)評(píng)價(jià)污染物對(duì)藻類(lèi)的短期脅迫效應(yīng)，進(jìn)而反映污染物對(duì)水體初級(jí)生產(chǎn)者的影響。低濃度DP處理可促進(jìn)裸藻的生長(zhǎng)，這種污染物在較低濃度下出現(xiàn)的增益現(xiàn)象作為一種無(wú)毒情況的刺激反應(yīng)，被稱為“毒物的興奮效應(yīng)”(Hormesis)，在多種藻類(lèi)的毒性研究中得到證實(shí)[25-27]；可能由于DP毒性較低，低濃度時(shí)或可改變細(xì)胞膜的通透性，使藻細(xì)胞更易吸收培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)，從而產(chǎn)生了毒物興奮作用。一般認(rèn)為高濃度的污染物抑制藻類(lèi)生長(zhǎng)，這是藻類(lèi)對(duì)有機(jī)污染物脅迫的可能反應(yīng)，在本實(shí)驗(yàn)中最高濃度組(8 mg·L-1)細(xì)胞數(shù)低于對(duì)照，表現(xiàn)為一定的抑制作用，但因DP溶解度和環(huán)境濃度限制，本研究未能進(jìn)行更高濃度的實(shí)驗(yàn)。姜濤等[19]研究結(jié)果也顯示DP不會(huì)對(duì)微藻小球藻(Chlorella vulgaris)造成生長(zhǎng)抑制，趙磊[20]發(fā)現(xiàn)DP使大型藻類(lèi)孔石莼(U. pertusa)的生長(zhǎng)受到抑制，這可能是由于暴露時(shí)間、藻類(lèi)的種類(lèi)以及劑量設(shè)置不同所致。

圖1 不同濃度得克隆(DP)影響下纖細(xì)裸藻的生長(zhǎng)曲線Fig. 1 Growth curves of E. gracilis treated with different concentrations of Dechlorane Plus (DP)

2.2 DP對(duì)光合色素含量的影響

光合色素是植物進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，參與吸收、傳遞光能或原初光化學(xué)反應(yīng)，是反映植物受到環(huán)境脅迫狀況的重要指標(biāo)。光合作用中主要色素是葉綠素，包括Chl a和Chl b；類(lèi)胡蘿卜素是光系統(tǒng)中的輔助捕光色素，也是內(nèi)源性抗氧化劑。研究表明，當(dāng)生物受到環(huán)境脅迫時(shí)，作為表征生物生長(zhǎng)的重要生理參數(shù)，反映其光合強(qiáng)度的葉綠素、類(lèi)胡蘿卜素等色素含量會(huì)發(fā)生變化，并在一定范圍內(nèi)與光合效率正相關(guān)[21]。

由圖2可見(jiàn)，染毒96 h后，DP最高濃度時(shí)(8 mg·L-1)光合色素含量變化不顯著，低濃度組DP(0.1和0.5 mg·L-1)對(duì)Chl a、Chl b無(wú)顯著影響，但抑制Car含量，分別為對(duì)照組的86.74%和84.97%(P < 0.05)。Car作為光合作用的輔助色素，影響光能的吸收與傳遞，同時(shí)可清除光合電子傳遞過(guò)程中產(chǎn)生的活性氧自由基，防止光合器官的氧化損傷，因此推測(cè)DP可能對(duì)纖細(xì)裸藻光合作用系統(tǒng)產(chǎn)生輕微影響，從而降低光合效率。趙磊[20]研究發(fā)現(xiàn)一定濃度DP可降低孔石莼的光合效率，與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。而張瓊等[22]研究表明二溴二苯醚(BDE-15)對(duì)纖細(xì)裸藻葉綠素、類(lèi)胡蘿卜素含量均有一定的促進(jìn)作用，一定程度上提高微藻細(xì)胞光合效率，與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相反，可能由于污染物不同所致。

圖2 不同濃度DP對(duì)纖細(xì)裸藻光合色素含量的影響(96 h)注：Chla、Chlb、Car表示葉綠素a、葉綠素b、類(lèi)胡蘿卜素； *表示和對(duì)照組相比差異顯著(P < 0.05)。Fig. 2 Effects of DP on the photosynthetic pigments of E. gracilis (96 h)Note: Chla, Chlb, Car stand for chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoid; * indicates significant difference compared with control group (P < 0.05).

2.3 DP對(duì)抗氧化酶活性的影響

研究表明，植物在受到外界環(huán)境刺激時(shí)，可能會(huì)通過(guò)光合和呼吸作用產(chǎn)生活性氧(ROS)，從而對(duì)植物體內(nèi)正常的代謝過(guò)程產(chǎn)生影響。SOD和POD作為植物體內(nèi)抗氧化防御機(jī)制中酶促反應(yīng)中2種重要的抗氧化酶，在植物體受到輕度環(huán)境脅迫時(shí)，為增強(qiáng)植物對(duì)ROS的消除能力，抗氧化酶的活性反而會(huì)有所升高[28]；但當(dāng)遭受重度環(huán)境脅迫時(shí)，其影響程度可能會(huì)超出機(jī)體自我調(diào)節(jié)能力，導(dǎo)致2種抗氧化酶的活性大幅降低，出現(xiàn)活性氧積累和細(xì)胞損傷現(xiàn)象[29]，這些結(jié)論在本實(shí)驗(yàn)研究中也得到了證實(shí)。

不同濃度DP作用下纖細(xì)裸藻體內(nèi)SOD和POD含量變化見(jiàn)表1。染毒96 h后，較低濃度DP對(duì)SOD活力影響不顯著，但DP濃度達(dá)到8 mg·L-1時(shí)，SOD活性顯著升高(P < 0.05)，是DMSO對(duì)照組的158.30%，提示高濃度DP影響了纖細(xì)裸藻的抗氧化酶系統(tǒng)，這與上述植物受到輕度環(huán)境脅迫時(shí)的應(yīng)對(duì)效應(yīng)一致，表征產(chǎn)生輕度脅迫效應(yīng)。相比之下，POD則更為敏感，呈現(xiàn)先升高后降低趨勢(shì)。較高濃度DP(4 mg·L-1)暴露導(dǎo)致纖細(xì)裸藻體內(nèi)POD含量顯著增加(P < 0.05)，當(dāng)DP濃度增加到8 mg·L-1時(shí)，POD活性顯著降低(P < 0.05)，提示藻體產(chǎn)生重度應(yīng)激脅迫效應(yīng)。而張瓊等[22]發(fā)現(xiàn)隨著B(niǎo)DE-15濃度升高，纖細(xì)裸藻SOD活性受到明顯抑制且呈現(xiàn)一定劑量-效應(yīng)關(guān)系，而POD則呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。這與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相反，推測(cè)是由于污染物差異所導(dǎo)致。從本實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可推測(cè)在較高濃度DP脅迫下，POD作為微藻中抗氧化的第二道防線，其清除自由基的能力會(huì)被削弱，但第一道防線SOD仍能維持相對(duì)較高的活性，即SOD較POD更能耐受DP脅迫，在DP高度脅迫時(shí)，SOD是微藻抗氧化酶系統(tǒng)的主要作用酶。SOD的作用是在氧化脅迫時(shí)將植物體產(chǎn)生的ROS轉(zhuǎn)化成H2O2，而H2O2的清除需要POD的參與，因此可推測(cè)在DP高度脅迫下，植物體內(nèi)可能會(huì)產(chǎn)生過(guò)量H2O2累積，從而引起植物體生理等方面的變化。這一點(diǎn)可由MDA部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)。

表1 不同濃度DP對(duì)纖細(xì)裸藻超氧化物歧化酶(SOD)和過(guò)氧化物酶(POD)活性的影響(96 h)Table 1 The superoxide dismutase (SOD) and peroxidase (POD) activities of E. gracilis treated with different concentrations of DP (96 h)

注：*表示與DMSO組相比存在P < 0.05的顯著性差異。

Note: * indicates significant difference compared with the DMSO group (P < 0.05).

2.4 DP對(duì)GSH含量的影響

GSH作為抗氧化劑和自由基清除劑，同時(shí)具有調(diào)節(jié)其他抗氧化劑的作用，是一種由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸通過(guò)肽鍵縮合成的非蛋白巰基三肽化合物[22]。由圖3可見(jiàn)，染毒96 h后，較低濃度DP暴露組GSH含量無(wú)顯著變化，較高濃度組(1 mg·L-1、4 mg·L-1和8 mg·L-1)GSH含量隨DP濃度上升而升高(P < 0.05)，呈一定劑量-效應(yīng)關(guān)系，分別是對(duì)照組的142.13%、141.60%和148.24%。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出DP暴露會(huì)刺激抗氧化劑GSH含量上升，綜合抗氧化酶結(jié)果推測(cè)這可能是為了消除細(xì)胞內(nèi)過(guò)量氧自由基和H2O2所致?？梢?jiàn)，GSH在纖細(xì)裸藻抗氧化過(guò)程中起著較重要的作用。田丹等[30]的研究結(jié)果顯示，普通小球藻(Chlorella vulgaris)GSH含量在鎘脅迫下顯著升高，與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致。而張瓊等[22]的研究表明BDE-15會(huì)損害藻類(lèi)的抗氧化功能，影響對(duì)自由基的清除能力，這與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相反，推測(cè)是由于污染物的不同所致。

圖3 不同濃度DP對(duì)纖細(xì)裸藻GSH濃度的影響(96 h)注：*表示和對(duì)照組相比差異顯著(P < 0.05)。Fig. 3 GSH content of E. gracilis treated with different concentrations of DP (96 h)Note: * indicates significant difference compared with control group (P < 0.05).

2.5 DP對(duì)MDA含量的影響

丙二醛(MDA)是膜脂過(guò)氧化最重要產(chǎn)物之一，其含量的高低又間接反應(yīng)了機(jī)體受到活性氧攻擊的程度，可間接測(cè)定膜系統(tǒng)受損程度以及植物的抗逆性。由圖4可見(jiàn)，染毒96 h后，隨DP濃度上升，MDA含量有升高趨勢(shì)，但較低濃度DP暴露下變化不顯著，當(dāng)DP為最高濃度8 mg·L-1時(shí)，MDA含量升高顯著(P < 0.05)，高達(dá)對(duì)照組的13.90倍。本實(shí)驗(yàn)中，在DP脅迫下，藻細(xì)胞中MDA逐漸積累，表明DP會(huì)使植物的生物膜發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化，膜的穩(wěn)定性降低，膜結(jié)構(gòu)和功能受到影響，細(xì)胞受到抗氧化脅迫，發(fā)生氧化損傷。相關(guān)研究表明，不同類(lèi)型的微藻在受到外界脅迫時(shí)，均使生物體發(fā)生不同程度的脂質(zhì)過(guò)氧化[25,30]。

綜合抗氧化酶活性實(shí)驗(yàn)和GSH含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，DP會(huì)促使氧自由基的生成，從而激活SOD、POD的活性和提高GSH含量。當(dāng)DP濃度上升至1 mg·L-1后，隨DP濃度的上升GSH含量顯著增加；當(dāng)DP濃度上升至8 mg·L-1時(shí)，SOD活性顯著增加，將ROS轉(zhuǎn)化為H2O2的效率顯著提高，而參與H2O2分解的POD酶系統(tǒng)活性顯著降低，故雖GSH系統(tǒng)仍保持較高的活性參與H2O2分解，但H2O2合成和清除平衡被打破，部分H2O2在植物體內(nèi)累積，生物膜發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化，細(xì)胞膜在一定程度上受到破壞，造成MDA累積。此外，MDA的含量在DP濃度為8 mg·L-1時(shí)顯著增大，說(shuō)明發(fā)生了脂質(zhì)過(guò)氧化，推測(cè)是在受到DP脅迫時(shí)發(fā)生代償性的含量升高。

圖4 不同濃度DP對(duì)纖細(xì)裸藻MDA濃度的影響(96 h)注：*表示和對(duì)照組相比差異顯著(P < 0.05)。Fig. 4 MDA content of E. gracilis treated with different concentrations of DP (96 h)Note: * indicates significant difference compared with control group (P < 0.05).

綜上所述：

(1)低濃度DP對(duì)纖細(xì)裸藻生長(zhǎng)具有一定促進(jìn)作用，但差異不顯著。

(2)較高濃度DP暴露導(dǎo)致超氧化物歧化酶、過(guò)氧化物酶和谷胱甘肽水平顯著增加，提示微藻在高濃度DP脅迫下產(chǎn)生一定程度的氧化脅迫效應(yīng)。

(3)較高濃度DP使MDA含量升高，表明微藻膜結(jié)構(gòu)受到損傷，提示高濃度DP可對(duì)微藻生物膜造成破壞。

[1] 任玥, 許鵬軍, 齊麗, 等. 典型電子廢物處置場(chǎng)地表層土壤中的得克隆阻燃劑研究[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2013, 33(8): 1420-1425

Ren Y, Xu P J, Qi L, et al. Dechlorane Plus levels and isomer profiles in surface soils from a typical electronic waste dismantling area in China [J]. China Environmental Science, 2013, 33(8): 1420-1425 (in Chinese)

[2] Kang J H, Kim J C, Jin G Z, et al. Detection of Dechlorane Plus in fish from urban-industrial rivers [J]. Chemosphere, 2010, 79(8): 850-854

[3] Gauthier L T, Letcher R J. Isomers of Dechlorane Plus flame retardant in the eggs of herring gulls (Larus argentatus) from the Laurentian Great Lakes of North America: Temporal changes and spatial distribution [J]. Chemosphere, 2009, 75(1): 115-120

[4] Qi H, Liu L, Jia H, et al. Dechlorane Plus in surficial water and sediment in a northeastern Chinese river [J]. Environmental Science & Technology, 2010, 44(7): 2305-2308

[5] De La Torre A, Sverko E, Alaee M, et al. Concentrations and sources of Dechlorane Plus in sewage sludge [J]. Chemosphere, 2011, 82(5): 692-697

[6] Sverko E, Reiner E J, Tomy G T, et al. Compounds structurally related to Dechlorane Plus in sediment and biota from Lake Ontario (Canada) [J]. Environmental Science & Technology, 2009, 44(2): 574-579

[7] 鞏寧, 邵魁雙, 賈宏亮, 等. 氯代阻燃劑得克隆在大連黃海海域潮間帶不同環(huán)境介質(zhì)中的含量及生物富集[J]. 海洋環(huán)境科學(xué), 2013, 32(5): 674-678

Gong N, Shao K S, Jia H L, et al. Concentration and bioaccumulation of chlorinated flame retardant Dechlorane Plus in intertidal zone of Yellow Sea, Dalian [J]. Marine Environmental Science, 2013, 32(5): 674-678 (in Chinese)

[8] M?ller A, Xie Z, Sturm R, et al. Large-scale distribution of Dechlorane Plus in air and seawater from the Arctic to Antarctica [J]. Environmental Science & Technology, 2010, 44(23): 8977-8982

[9] OxyChem. Dechlorane Plus Manual [EB/OL]. [2017-01-16]. http://msds.oxy.com/DWFiles/M41759_NA_EN%232.pdf.

[10] U.S. EPA. High Production Volume (HPV) Challenge [EB/OL]. [2017-01-16]. http://www.epa.gov/chemrtk/pubs/summaries/dechlorp/c15635tc.htm.

[11] 張鴻雁, 李碩, 陳勝文. 得克隆生物積累及毒性效應(yīng)[J]. 上海第二工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2015, 32(4): 290-297

Zhang H Y, Li S, Chen S W. Accumulation in biota and toxicological effect of Dechlorane Plus [J]. Journal of Shanghai Second Polytechnic University, 2015, 32(4): 290-297 (in Chinese)

[12] Kang H, Moon H B, Choi K. Toxicological responses following short-term exposure through gavage feeding or water-borne exposure to Dechlorane Plus in zebrafish (Danio rerio) [J]. Chemosphere, 2015, 146: 226-232

[13] Wu B, Liu S, Guo X, et al. Responses of mouse liver to Dechlorane Plus exposure by integrative transcriptomic and metabonomic studies [J]. Environmental Science &Technology, 2012, 46(19): 10758-10764

[14] Yang Y, Ji F, Cui Y, et al. Ecotoxicological effects of earthworm following long-term Dechlorane Plus exposure [J]. Chemosphere, 2015, 144: 2476-2481

[15] Barón E, Dissanayake A, Vilà-Cano J, et al. Evaluation of the genotoxic and physiological effects of decabromodiphenyl ether (BDE-209) and Dechlorane Plus (DP) flame retardants in marine mussels (Mytilus galloprovincialis) [J]. Environmental Science & Technology, 2016, 50(5): 2700-2708

[16] Wang D G, Guo M X, Pei W, et al. Trophic magnification of chlorinated flame retardants and their dechlorinated analogs in a fresh water food web [J]. Chemosphere, 2015, 118: 293-300

[17] Xian Q, Siddique S, Li T, et al. Sources and environmental behavior of Dechlorane Plus—A review [J]. Environment International, 2011, 37(7): 1273-1284

[18] Zheng X B, Luo X J, Zeng Y H, et al. Sources, gastrointestinal absorption and stereo-selective and tissue-specific accumulation of Dechlorane Plus (DP) in chicken [J]. Chemosphere, 2014, 114: 241-246

[19] 姜濤. 氯代阻燃劑得克隆(Dechlorane Plus)對(duì)海藻的生物毒性及生物富集[D]. 大連: 大連海事大學(xué), 2011: 1-81

Jiang T. The biotoxicity and bioaccumulation of chlorinated flame retardants Dechlorane Plus on marine algae [D]. Dalian: Dalian Maritime University, 2011: 1-81 (in Chinese)

[20] 趙磊. 得克隆對(duì)藻類(lèi)的生物毒性及選擇性生物富集[D]. 大連: 大連海事大學(xué), 2013: 1-68

Zhao L. Biotoxicity and stereoselective enrichment of Dechlorane Plus in marine algae [D]. Dalian: Dalian Maritime University, 2013: 1-68 (in Chinese)

[21] 劉炎, 石小榮, 崔益斌, 等. 高濃度氨氮脅迫對(duì)纖細(xì)裸藻的毒性效應(yīng)[J]. 環(huán)境科學(xué), 2013, 34(11): 4386-4391

Liu Y, Shi X R, Cui Y B, et al. Toxic effects of high concentrations of ammonia on Euglena gracilis [J]. Environmental Science, 2013, 34(11): 4386-4391 (in Chinese)

[22] 張瓊, 伍琴, 高香玉, 等. 二溴聯(lián)苯醚對(duì)纖細(xì)裸藻的生態(tài)遺傳毒性效應(yīng)[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2010, 30(6): 833-838

Zhang Q, Wu Q, Gao X Y, et al. Ecogenotoxicological effects of BDE-15 on the microalga Euglena gracilis [J]. China Environmental Science, 2010, 30(6): 833-838 (in Chinese)

[23] Checcucci A, Colombetti G, Ferrara R, et al. Action spectra for photoaccumulation of green and colorless Euglena: Evidence for identification of receptor pigments [J]. Photochemistry and Photobiology, 1976, 23(1): 51-54

[24] Jeffrey S W, Humphrey G F. New spectrophotometric equations for determining chlorophylls a, b, c1 and c2 in higher plants, algae and natural phytoplankton [J]. Biochemie und Physiologie der Pflanzen, 1975, 167(2): 191-194

[25] 楊璨, 于曉娟, 王欣澤, 等. 雙酚A對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)及生理的影響[J]. 安全與環(huán)境工程, 2014, 21(5): 21-32

Yang C, Yu X J, Wang X Z, et al. Effects of bisphenol A on the growth and physiology of Microcystis aeruginosa [J]. Safety and Environmental Engineering, 2014, 21(5): 21-32 (in Chinese)

[26] 李威, 惲燁, 是怡蕓, 等. 5氟尿嘧啶對(duì)蛋白核小球藻和羊角月牙藻生長(zhǎng)及葉綠素含量的影響[J]. 生態(tài)毒理學(xué)報(bào), 2015, 10(6): 213-218

Li W, Yun Y, Shi Y Y, et al. Effects of 5-fluorouracil on the growth and chlorophyll content of Chlorella pyrenoidosa and Selenastrum capricornutum [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2015, 10(6): 213-218 (in Chinese)

[27] 張哲, 王江濤, 譚麗菊. 草甘膦對(duì)旋鏈角毛藻和鹽生杜氏藻的毒性興奮效應(yīng)[J]. 生態(tài)毒理學(xué)報(bào), 2010, 5(5): 685-691

Zhang Z, Wang J T, Tan L J. Stimulation effect of glyphosate on Chaetoceros curvisetus and Dunallelia salina [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2010, 5(5): 685-691 (in Chinese)

[28] Alscher R G, Erturk N, Heath L S. Role of superoxide dismutases (SODs) in controlling oxidative stress in plants [J]. Journal of Experimental Botany, 2002, 53(372): 1331-1341

[29] Hankard P K, Svendsen C, Wright J, et al. Biological assessment of contaminated land using earthworm biomarkers in support of chemical analysis [J]. Science of the Total Environment, 2004, 330(1): 9-20

[30] 田丹, 趙文, 王媛, 等. 鎘脅迫對(duì)兩種海洋微藻生長(zhǎng)和抗氧化系統(tǒng)的影響[J]. 大連海洋大學(xué)學(xué)報(bào), 2010, 25(5): 417-421

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EcologicalToxicEffectsofAChlorinatedFlameRetardant—DechloranePlusonEuglenagracilis

Chang Yeqian, Yu Wenxi, Yu Shuang, Liu Chengxi, Li Mei*

State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse, School of the Environment, Nanjing University, Nanjing 210023, China

10.7524/AJE.1673-5897.20170116002

2017-01-16錄用日期2017-03-13

1673-5897(2017)3-366-07

X171.5

A

李梅(1971-)，女，博士，教授，主要研究方向環(huán)境毒理學(xué)，在國(guó)內(nèi)外發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇，其中SCI論文30余篇。

國(guó)家水體重大專(zhuān)項(xiàng)(2014ZX07204-005)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41571468)；江蘇省科技支撐項(xiàng)目(BE2016172)

常葉倩(1995-)，女，本科，研究方向?yàn)榄h(huán)境毒理學(xué)，E-mail: 814910081@qq.com；

*通訊作者(Corresponding author)， E-mail: meili@nju.edu.cn

常葉倩, 于文汐, 俞爽, 等. 氯代阻燃劑得克隆對(duì)纖細(xì)裸藻的生態(tài)毒性效應(yīng)[J]. 生態(tài)毒理學(xué)報(bào)，2017, 12(3): 366-372

Chang Y Q, Yu W X, Yu S, et al. Ecological toxic effects of a chlorinated flame retardant—Dechlorane Plus on Euglena gracilis [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2017, 12(3): 366-372 (in Chinese)