營(yíng)養(yǎng)鹽與四環(huán)素對(duì)苦草生理生化特性的聯(lián)合影響

丁程成，崔益斌，杭小帥，凌夢(mèng)丹，李維新

(環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所，江蘇 南京 210042)

營(yíng)養(yǎng)鹽與四環(huán)素對(duì)苦草生理生化特性的聯(lián)合影響

丁程成，崔益斌①，杭小帥，凌夢(mèng)丹，李維新

(環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所，江蘇 南京 210042)

通過室內(nèi)模擬，研究不同氮磷營(yíng)養(yǎng)水平(中營(yíng)養(yǎng)、富營(yíng)養(yǎng)和超富營(yíng)養(yǎng))和不同質(zhì)量濃度(0、0.1、0.2、0.5 mg·L-1)四環(huán)素復(fù)合水體中，沉水植物苦草(Vallisnerianatans)的可溶性蛋白、過氧化物酶(POD) 活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量以及葉綠素(Chl)含量的變化響應(yīng)。結(jié)果表明，四環(huán)素和氮磷聯(lián)合作用對(duì)可溶性蛋白、SOD、Chl-a和Chl-b的影響顯著，超富營(yíng)養(yǎng)組和0.5 mg·L-1四環(huán)素聯(lián)合作用對(duì)苦草可溶性蛋白含量影響最顯著，其含量為同一營(yíng)養(yǎng)組中CK的47.4%；超富營(yíng)養(yǎng)組和0.2 mg·L-1四環(huán)素的聯(lián)合作用對(duì)SOD活性有顯著增強(qiáng)作用，其SOD活性為同一營(yíng)養(yǎng)組中CK的1.45倍；中營(yíng)養(yǎng)組和0.5 mg·L-1四環(huán)素聯(lián)合作用對(duì)苦草Chl-a、Chl-b含量的影響最顯著，其含量分別是同一營(yíng)養(yǎng)組中CK的75.7%和64.6%。

營(yíng)養(yǎng)鹽；四環(huán)素；聯(lián)合作用；生理生化

四環(huán)素類抗生素廣泛應(yīng)用于臨床和水產(chǎn)養(yǎng)殖,具有水溶性好、體內(nèi)代謝后大部分以原形排出、在環(huán)境中不易發(fā)生生物降解等特點(diǎn),從而成為容易在水環(huán)境中儲(chǔ)存和蓄積的一類抗生素[1]。

苦草(Vallisnerianatans)是長(zhǎng)江中下游湖泊中常見的沉水植被優(yōu)勢(shì)種,對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能起關(guān)鍵作用[2]。焦少俊等[3]研究了四環(huán)素對(duì)苦草生長(zhǎng)的影響,MOORE等[4]研究了富營(yíng)養(yǎng)化和光照對(duì)大葉藻的聯(lián)合作用,葉春等[5]研究了不同總氮濃度對(duì)苦草生長(zhǎng)的影響。然而,有關(guān)不同營(yíng)養(yǎng)化水體中氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽水平和四環(huán)素對(duì)苦草聯(lián)合作用的研究鮮有報(bào)道。水體中氮磷濃度影響沉水植物的生長(zhǎng),殘留的四環(huán)素也會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生一定效應(yīng),研究?jī)烧叩穆?lián)合作用,對(duì)于富營(yíng)養(yǎng)化水體的生物修復(fù)以及對(duì)四環(huán)素類抗生素的管理均具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與預(yù)培養(yǎng)

鹽酸四環(huán)素(tetracycline hydrochloride)購自Sigma公司,純度w為95%。苦草俗稱面條草、扁擔(dān)草、水韭菜等,屬水鱉科(Hydrocharitaceae)苦草屬(Vallisneria)多年生沉水植物,為我國(guó)最常見的沉水植物之一,可從水體中吸收大量營(yíng)養(yǎng)鹽。試驗(yàn)所用苦草購于宿遷花卉市場(chǎng),經(jīng)初步鑒定后清洗干凈,置于培養(yǎng)桶中,用不含氮、磷的霍格蘭稀釋培養(yǎng)液預(yù)培養(yǎng)7 d。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

預(yù)培養(yǎng)結(jié)束后,選取株高15～20 cm、生長(zhǎng)狀況良好的苦草種植在50 L的培養(yǎng)桶中,生物量為75 g·桶-1,用經(jīng)鹽酸浸泡24 h后清潔至中性的3～4 mm厚的石英砂固定(防止苦草倒伏、死亡),每桶中裝40 L不含氮、磷的霍格蘭稀釋培養(yǎng)液,用硝酸鉀做氮源,磷酸氫二鉀做磷源,配制3種氮磷濃度,氮磷濃度設(shè)置參照湖水富營(yíng)養(yǎng)化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定,分別表示中營(yíng)養(yǎng)、富營(yíng)養(yǎng)和超富營(yíng)養(yǎng)水體。自然環(huán)境中,由于各種原因,抗生素濃度具有較大的波動(dòng)性,所以選用不同濃度進(jìn)行研究是必要的[1],四環(huán)素的質(zhì)量濃度梯度為0、0.1、0.2和0.5 mg·L-1,正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表1所示。

表1不同營(yíng)養(yǎng)水平和四環(huán)素濃度的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)
Table1Orthogonaltestofdifferentconcentrationsofnitrogen,phosphorusandtetracyclinehydrochloride

ρ(四環(huán)素)/(mg·L-1)中營(yíng)養(yǎng)富營(yíng)養(yǎng)超富營(yíng)養(yǎng)0T1T2T30 1T4T5T60 2T7T8T90 5T10T11T12

中營(yíng)養(yǎng)為ρ(N)=0.4 mg·L-1,ρ(P)=0.05 mg·L-1; 富營(yíng)養(yǎng)為ρ(N)=0.8 mg·L-1,ρ(P)=0.1 mg·L-1; 超富營(yíng)養(yǎng)為ρ(N)=4.0 mg·L-1,ρ(P)=0.5 mg·L-1。T1～T12為正交試驗(yàn)代碼。

試驗(yàn)在室溫條件下進(jìn)行,時(shí)間為2016年7月4 日至 2016年8月4日,每個(gè)濃度設(shè)置3個(gè)平行,定期用去離子水補(bǔ)充水分至原始水位,整個(gè)試驗(yàn)中各處理組水體均無藻類滋生,水體清澈,苦草生長(zhǎng)良好,生物量有不同程度的增加,試驗(yàn)結(jié)束時(shí)取苦草葉片用于分析。

1.3 生理生化指標(biāo)測(cè)定和數(shù)據(jù)分析

可溶性蛋白含量、POD活性、SOD活性和MDA含量均用南京建成生物技術(shù)有限公司研制的試劑盒進(jìn)行測(cè)定,葉綠素含量用分光光度法測(cè)定。

用SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 苦草可溶性蛋白含量的變化

從圖1可知,同一營(yíng)養(yǎng)組中不同四環(huán)素添加濃度對(duì)苦草可溶性蛋白含量的影響不同。中營(yíng)養(yǎng)組可溶性蛋白含量隨四環(huán)素濃度的增加呈下降上升再下降的趨勢(shì),但0.1和0.2 mg·L-1四環(huán)素處理組蛋白含量變化不顯著,0.5 mg·L-1蛋白含量顯著下降。富營(yíng)養(yǎng)組和超富營(yíng)養(yǎng)組可溶性蛋白含量均呈先上升后下降的趨勢(shì);富營(yíng)養(yǎng)組中各四環(huán)素處理組蛋白含量變化不顯著;超富營(yíng)養(yǎng)組中0.5 mg·L-1處理組蛋白含量顯著降低。

直方柱上方英文小寫字母不同表示各處理間差異顯著(Plt;0.05)。

在四環(huán)素低濃度(0和0.1 mg·L-1)處理組中,各營(yíng)養(yǎng)組蛋白含量無顯著區(qū)別;在0.2 mg·L-1處理組中,富營(yíng)養(yǎng)組蛋白含量與中營(yíng)養(yǎng)組相比下降不顯著,超富營(yíng)養(yǎng)組蛋白含量顯著降低;在0.5 mg·L-1處理組中,富營(yíng)養(yǎng)組蛋白含量與中營(yíng)養(yǎng)組相比顯著上升,而超富營(yíng)養(yǎng)組蛋白含量無顯著變化。

不同氮磷營(yíng)養(yǎng)程度對(duì)苦草的單獨(dú)作用不顯著,四環(huán)素對(duì)苦草可溶性蛋白含量的影響顯著。對(duì)比氮磷和四環(huán)素的聯(lián)合作用發(fā)現(xiàn),超富營(yíng)養(yǎng)組和0.5 mg·L-1四環(huán)素聯(lián)合作用對(duì)苦草可溶性蛋白含量影響最顯著,其含量降至同一營(yíng)養(yǎng)組中CK處理的47.4%。

2.2 苦草POD活性變化

從圖2可以看出,同一營(yíng)養(yǎng)組中,不同四環(huán)素濃度對(duì)苦草POD活性的影響不同。隨著四環(huán)素濃度的增大,中營(yíng)養(yǎng)組POD活性表現(xiàn)為在0.5 mg·L-1四環(huán)素處理組中顯著上升;富營(yíng)養(yǎng)組、超富營(yíng)養(yǎng)組POD活性均無顯著變化。

直方柱上方英文小寫字母不同表示各處理間差異顯著(Plt;0.05)。

在低濃度營(yíng)養(yǎng)組(0和0.1 mg·L-1)組中,苦草POD活性在中營(yíng)養(yǎng)組、富營(yíng)養(yǎng)組及超富營(yíng)養(yǎng)組間沒有顯著性差異;在0.2 mg·L-1四環(huán)素處理組中,不同營(yíng)養(yǎng)組間苦草POD活性亦無顯著性差異;在0.5 mg·L-1四環(huán)素處理組中,富營(yíng)養(yǎng)組POD活性與中營(yíng)養(yǎng)組相比顯著降低,而超富營(yíng)養(yǎng)組POD活性無顯著變化。

氮磷對(duì)苦草POD活性的單獨(dú)作用不顯著,四環(huán)素對(duì)苦草POD活性的作用顯著,對(duì)比氮磷與四環(huán)素的聯(lián)合作用發(fā)現(xiàn)中營(yíng)養(yǎng)組和0.5 mg·L-1四環(huán)素聯(lián)合作用對(duì)苦草POD活性影響最顯著,其POD活性為同一營(yíng)養(yǎng)組CK處理的2.93倍。

2.3 苦草SOD活性變化

從圖3可見,中營(yíng)養(yǎng)組0.1 mg·L-1四環(huán)素處理組SOD活性與CK相比顯著下降;富營(yíng)養(yǎng)組0.5 mg·L-1處理組SOD活性與CK相比顯著下降;超富營(yíng)養(yǎng)組0.2和0.5 mg·L-1四環(huán)素處理組苦草SOD活性顯著上升。

在CK中,超富營(yíng)養(yǎng)組SOD活性與中營(yíng)養(yǎng)組相比顯著降低;在0.1 mg·L-1四環(huán)素處理中,富營(yíng)養(yǎng)組和超富營(yíng)養(yǎng)組SOD活性均顯著高于中營(yíng)養(yǎng)組; 0.2和0.5 mg·L-1四環(huán)素處理組,富營(yíng)養(yǎng)組和超富營(yíng)養(yǎng)組SOD活性與中營(yíng)養(yǎng)組相比均無顯著變化。

對(duì)比不同濃度氮磷與四環(huán)素的聯(lián)合作用,發(fā)現(xiàn)中營(yíng)養(yǎng)組和0.1 mg·L-1四環(huán)素聯(lián)合作用對(duì)苦草SOD活性有顯著抑制作用,其SOD活性為同一營(yíng)養(yǎng)組CK處理的62.1%;超富營(yíng)養(yǎng)組和0.2 mg·L-1四環(huán)素的聯(lián)合作用對(duì)SOD活性有顯著增強(qiáng)作用,其SOD活性為同一營(yíng)養(yǎng)組CK處理的1.45倍。

直方柱上方英文小寫字母不同表示各處理間差異顯著(Plt;0.05)。

2.4 苦草MDA含量變化

從圖4可見,在中營(yíng)養(yǎng)和富營(yíng)養(yǎng)組,與CK相比,各處理組MDA含量均無顯著差異;在超富營(yíng)養(yǎng)組,各四環(huán)素處理苦草MDA含量與CK相比均顯著增加。

直方柱上方英文小寫字母不同表示各處理間差異顯著(Plt;0.05)。

隨著營(yíng)養(yǎng)程度的增加,CK和0.1 mg·L-1四環(huán)素處理中,富營(yíng)養(yǎng)組、超富營(yíng)養(yǎng)組苦草MDA含量與中營(yíng)養(yǎng)組相比無顯著差異;在0.2 mg·L-1四環(huán)素處理中,富營(yíng)養(yǎng)組、超富營(yíng)養(yǎng)組苦草MDA含量與中營(yíng)養(yǎng)組相比無顯著差異;在0.5 mg·L-1四環(huán)素處理中,富營(yíng)養(yǎng)組MDA含量與中營(yíng)養(yǎng)組相比無顯著差異,超富營(yíng)養(yǎng)組顯著上升。

氮磷對(duì)苦草MDA含量影響不顯著,四環(huán)素對(duì)苦草MDA含量影響顯著。對(duì)比氮磷與四環(huán)素的聯(lián)合作用發(fā)現(xiàn)超富營(yíng)養(yǎng)組和0.2 mg·L-1四環(huán)素聯(lián)合作用對(duì)苦草MDA含量的影響最顯著,其MDA含量是同一營(yíng)養(yǎng)組中CK處理的9.63倍。

2.5 苦草Chl含量變化

從圖5可見,同一營(yíng)養(yǎng)組中,不同濃度四環(huán)素對(duì)苦草Chl-a含量的影響不同。在中營(yíng)養(yǎng)組中,0.5 mg·L-1四環(huán)素處理Chl-a含量與CK相比顯著下降;在富營(yíng)養(yǎng)組中,0.2 mg·L-1四環(huán)素中Chl-a含量與CK相比無顯著差異,而0.1和0.5 mg·L-1處理中,Chl-a含量都顯著降低;在超富營(yíng)養(yǎng)組中,各四環(huán)素處理與CK相比Chl-a含量均無顯著變化。

直方柱上方英文小寫字母不同表示各處理間差異顯著(Plt;0.05)。

隨著營(yíng)養(yǎng)程度的增加,在0、0.2 和0.5 mg·L-13組四環(huán)素處理中,富營(yíng)養(yǎng)組和超富營(yíng)養(yǎng)組Chl-a含量與中營(yíng)養(yǎng)組相比無顯著變化;在0.1 mg·L-1四環(huán)素組中,富營(yíng)養(yǎng)組、超富營(yíng)養(yǎng)組Chl-a含量與中營(yíng)養(yǎng)組相比均顯著下降。

四環(huán)素對(duì)苦草Chl-a含量的單獨(dú)作用亦有顯著差異,對(duì)比與四環(huán)素的聯(lián)合作用,中營(yíng)養(yǎng)組和0.5 mg·L-1四環(huán)素聯(lián)合作用對(duì)苦草Chl-a含量的影響最顯著,其含量是同一營(yíng)養(yǎng)組中CK處理的75.7%。

從圖6可見,同一營(yíng)養(yǎng)組中,不同四環(huán)素濃度對(duì)苦草Chl-b含量的影響不同。在中營(yíng)養(yǎng)組,0.1 mg·L-1四環(huán)素處理Chl-b含量與CK相比下降不顯著,0.2和0.5 mg·L-1四環(huán)素處理Chl-b含量顯著下降;在富營(yíng)養(yǎng)組和超富營(yíng)養(yǎng)組中,各四環(huán)素處理Chl-b含量與CK相比均無顯著變化。

隨著營(yíng)養(yǎng)程度的增加,在CK處理中,富營(yíng)養(yǎng)組Chl-b含量與中營(yíng)養(yǎng)組相比下降不顯著,超富營(yíng)養(yǎng)組Chl-b含量顯著降低;在0.1 mg·L-1四環(huán)素處理中,富營(yíng)養(yǎng)組、超富營(yíng)養(yǎng)組Chl-b含量與中營(yíng)養(yǎng)組相比均顯著降低;在0.2和0.5 mg·L-1四環(huán)素處理中,富營(yíng)養(yǎng)組和超富營(yíng)養(yǎng)組Chl-b含量與中營(yíng)養(yǎng)組相比均未發(fā)生顯著變化。

與Chl-a含量影響相似,不同營(yíng)養(yǎng)程度的氮磷對(duì)Chl-b的單獨(dú)作用顯著,四環(huán)素對(duì)苦草Chl-b含量的單獨(dú)作用亦顯著,對(duì)比氮磷與四環(huán)素的聯(lián)合作用,中營(yíng)養(yǎng)組和0.5 mg·L-1四環(huán)素聯(lián)合作用對(duì)苦草Chl-b含量的影響最顯著,其含量是同一營(yíng)養(yǎng)組中CK處理的64.6%。

直方柱上方英文小寫字母不同表示各處理間差異顯著(Plt;0.05)。

2.6 交互作用分析

交互作用影響指多個(gè)變量不同水平相互搭配后對(duì)觀測(cè)變量產(chǎn)生的影響,例如當(dāng)變量A從水平A1變?yōu)锳2,觀測(cè)變量值在控制變量B的B1水平上增加,而在B2水平上卻減少,與控制變量B取B1或取B2有關(guān);同理,變量B變化時(shí)觀測(cè)變量值與控制變量A的取值有關(guān),則表示2個(gè)控制變量有交互作用,否則不具有交互作用。

用SPSS 20.0軟件對(duì)上述指標(biāo)進(jìn)行交互作用分析,其中,POD、MDA含量沒有顯著性交互作用(Pgt;0.05),其P值分別是0.107和0.105;可溶性蛋白、SOD、Chl-a、Chl-b等均有顯著性交互作用(Plt;0.05),其P值分別為0.028、0.000 4、0.039和0.045。這表明不同濃度氮磷和四環(huán)素對(duì)除POD和MDA以外的其他指標(biāo)的聯(lián)合作用顯著。

3 討論

苦草可以吸收水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),促進(jìn)水體營(yíng)養(yǎng)鹽降解,有效凈化水質(zhì)[8],對(duì)惡劣環(huán)境有較好的耐受能力[9],是富營(yíng)養(yǎng)化水體生態(tài)修復(fù)的先鋒物種[10]。

可溶性蛋白大多是參與各種代謝的酶類,高含量可溶性蛋白可幫助植物細(xì)胞維持較低的滲透勢(shì),抵抗脅迫帶來的傷害[11-13]。在超富營(yíng)養(yǎng)組,隨著四環(huán)素濃度的增加,可溶性蛋白含量略微上升再顯著下降,可能是苦草在四環(huán)素耐受范圍內(nèi)耐受能力增強(qiáng),誘導(dǎo)產(chǎn)生新的蛋白,隨著四環(huán)素濃度超過其耐性閾值,體內(nèi)的可溶性蛋白降解,耐受能力隨之顯著降低。在中營(yíng)養(yǎng)組表現(xiàn)出類似的變化規(guī)律。POD廣泛存在于植物體中,將H2O2催化還原為O2和H2O,正常情況下植物體內(nèi)POD酶活性維持在一定水平,在氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽的單獨(dú)作用下,在該研究設(shè)置的濃度范圍內(nèi),POD活性沒有顯著差異。在富營(yíng)養(yǎng)和超富營(yíng)養(yǎng)組內(nèi),不同四環(huán)素濃度處理組苦草POD活性與CK相比沒有顯著變化,在中營(yíng)養(yǎng)組中POD活性在不同四環(huán)素處理中變化較大,尤其在中營(yíng)養(yǎng)與0.5 mg·L-1四環(huán)素組合中,POD活性顯著升高,這可能是在中營(yíng)養(yǎng)與0.5 mg·L-1四環(huán)素的聯(lián)合作用下苦草受到的脅迫最強(qiáng),抗氧化酶活性升高。

苦草在逆境下遭受傷害,會(huì)發(fā)生膜脂過氧化作用,MDA是膜脂過氧化的最終分解產(chǎn)物,其含量可以反映植物遭受逆境傷害的程度[14]。前人研究表明,在氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽單獨(dú)作用下,在該研究設(shè)置的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度范圍內(nèi),MDA含量沒有顯著差異,這與筆者研究結(jié)果[15]一致。在超富營(yíng)養(yǎng)組,各四環(huán)素濃度處理MDA含量與CK相比均顯著升高,這表明苦草細(xì)胞受自由基攻擊較嚴(yán)重,這可能是高濃度氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽與四環(huán)素共同作用的結(jié)果。

植物葉片的Chl是與其光合能力相關(guān)的重要生理指標(biāo),直接影響植物正常的新陳代謝,Chl-a和Chl-b是吸收和傳遞光能的主要色素。由于水下環(huán)境光照較弱,光強(qiáng)不足,如果Chl含量高,則有利于光合作用的提高,植物生長(zhǎng)更加旺盛。前人的研究表明氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽濃度與光合體系具有相關(guān)性[16-17],焦少俊等[3]研究表明四環(huán)素降低了苦草中Chl含量,這與該研究的結(jié)果一致。

隨著四環(huán)素濃度增加,中營(yíng)養(yǎng)組、富營(yíng)養(yǎng)組和超富營(yíng)養(yǎng)組苦草生理生化指標(biāo)的變化趨勢(shì)都不盡相同,這表明不同濃度氮磷和四環(huán)素對(duì)苦草的聯(lián)合作用可能存在差異,兩者之間存在的復(fù)合作用可能因濃度不同而有所變化。這與前人的研究結(jié)果是一致的。污染物與污染物之間、污染物與生物體內(nèi)各種組分之間都有可能發(fā)生不同的交互作用,導(dǎo)致不同的生態(tài)毒理效應(yīng)[18-19]。

適宜濃度的氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽有利于提高苦草的抗逆性,過高或過低濃度的氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽不利于苦草生長(zhǎng),而四環(huán)素也可以通過抑制葉綠體合成酶的活性,對(duì)苦草生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用[20]。在四環(huán)素與氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽的共同作用下,苦草的可溶性蛋白含量、SOD活性、Chl-a和Chl-b等生理生化指標(biāo)受到的影響較單獨(dú)的氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽影響顯著,這表明水體中四環(huán)素的存在會(huì)增強(qiáng)富營(yíng)養(yǎng)化水體對(duì)苦草的不利影響。相比而言,富營(yíng)養(yǎng)組與0.2 mg·L-1四環(huán)素的聯(lián)合作用不顯著,這可能是富營(yíng)養(yǎng)組氮磷和0.2 mg·L-1四環(huán)素之間產(chǎn)生拮抗作用,這需要進(jìn)一步的研究加以驗(yàn)證。

在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)同步測(cè)定了各處理氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽濃度,以探明苦草生態(tài)功能受到的影響,結(jié)果表明,單獨(dú)的四環(huán)素未對(duì)TN去除率產(chǎn)生顯著影響(Pgt;0.05),氮磷與四環(huán)素的聯(lián)合作用也未對(duì)苦草TN去除率產(chǎn)生顯著影響(Pgt;0.05);但是TP去除率受到單獨(dú)四環(huán)素的影響顯著(Plt;0.01),氮磷與四環(huán)素的聯(lián)合作用對(duì)苦草TP去除率也產(chǎn)生顯著影響(Plt;0.05)。這表明水環(huán)境中四環(huán)素的存在已經(jīng)影響苦草降解TP生態(tài)功能的發(fā)揮。綜上所述,筆者認(rèn)為總氮引起的富營(yíng)養(yǎng)化在試驗(yàn)設(shè)置的四環(huán)素濃度范圍內(nèi)(lt;0.5 mg·L-1)用苦草進(jìn)行生物修復(fù)是可行的,其修復(fù)效果不會(huì)受到四環(huán)素影響。

4 結(jié)論

超富營(yíng)養(yǎng)組和0.5 mg·L-1聯(lián)合作用對(duì)苦草可溶性蛋白含量影響最顯著,其含量降為同一營(yíng)養(yǎng)組中CK的47.4%;超富營(yíng)養(yǎng)組和0.2 mg·L-1四環(huán)素的聯(lián)合作用顯著增強(qiáng)SOD活性,其SOD活性為同一營(yíng)養(yǎng)組CK的1.45倍。

對(duì)于POD活性和MDA含量,四環(huán)素濃度對(duì)苦草的單獨(dú)作用顯著,但四環(huán)素與氮磷的聯(lián)合作用不顯著。

中營(yíng)養(yǎng)組和0.5 mg·L-1四環(huán)素聯(lián)合作用對(duì)苦草Chl-a和Chl-b含量的影響最顯著,其Chl-a和Chl-b含量分別是同一營(yíng)養(yǎng)組中CK組的75.7%和64.6%。

[1] 高立紅,史亞利,厲文輝,等.抗生素環(huán)境行為及其環(huán)境效應(yīng)研究進(jìn)展[J].環(huán)境化學(xué),2013,32(9):1619-1633.[GAO Li-hong,SHI Ya-li,LI Wen-hui,etal.Environmental Behavior and Impacts of Antibiotics[J].Environmental Chemisrty,2013,32(9):1619-1633.]

[2] 劉建康.東湖生態(tài)學(xué)研究(二)[M].北京:科學(xué)出版社，1995:286-302.[LIU Jian-kang.Ecological Study of Donghu LakeⅡ[M].Beijing:Science Press，1995:286-302.]

[3] 焦少俊,竇艷艷,陳良燕,等.四環(huán)素對(duì)苦草(Vallisnerianatans)生長(zhǎng)及細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響[J].環(huán)境化學(xué),2008,27(3):335-338.[JIAO Shao-jun,DOU Yan-yan,CHEN Liang-yan,etal.Effect of Aqueous Tetracycline onVallisnerianatansin Growth and Ultrastructure[J].Environmental Chemistry,2008,27(3):335-338.]

[4] MOORE K A,WETZEL R L.Seasonal Variations in Elgrass(ZosteramarinaL.) Responses to Nutrient Enrichment and Reduced Light Availability in Experimental Ecosystems[J].Journal of Experimental Marine Biology and Ecology,2000,244(1):1-28.

[5] 葉春,鄒國(guó)燕,付子軾,等.總氮濃度對(duì)3種沉水植物生長(zhǎng)的影響[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2007,27(5):739-746.[YE Chun,ZOU Guo-yan,FU Zi-shi,etal.Responses of Three Submersed Macrophytes to Total Nitrogen Supply[J].Acta Scientiae Circumstantiae,2007,27(5):739-746.]

[6] BOWLER C,VAN C M,INZé D.Superoxide Dismutase and Stress Tolerance[J].Annual Review of Plant Molecular Biology,1992,43:83-116.

[7] 王萍,張興旭,趙曉靜,等.重金屬脅迫對(duì)醉馬草生長(zhǎng)及生理生化指標(biāo)的影響[J].草業(yè)科學(xué),2013,31(6):1080-1086.[WANG Ping,ZHANG Xing-xu,ZHAO Xiao-jing,etal.Effects of Three Metal Ions on Growth and Physio-Biochemical Response ofAchnatheruminebrians[J].Pratacultural Science,2013,31(6):1080-1086.]

[8] 許木啟,黃玉瑤.受損水域生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建研究[J].生態(tài)學(xué)報(bào),1998,18(5):547-558.[XU Mu-qi,HUANG Yu-yao.Restoration and Reestablishment of the Damaged Ecosystem of Inland Waters[J].Acta Ecologica Sinica,1998,18(5):547-558.]

[9] 宋睿,姜錦林,耿金菊,等.不同濃度銨態(tài)氮對(duì)苦草的生理影響[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué),2011,31(3):448-453.[SONG Rui,JIANG Jin-lin,GENG Jin-ju,etal.Physiological Effect ofVallisnerianatansL.Under Different Concentrations of Ammonia[J].China Environmental Science,2011,31(3):448-453.]

[10] 許寬,劉波,王國(guó)祥,等.苦草(Vallisneriaspiralis)對(duì)城市緩流河道黑臭底泥理化性質(zhì)的影響[J].環(huán)境科學(xué),2013,34(7):2642-2649.[XU Kuan,LIU Bo,WANG Guo-xiang,etal.Influence ofVallisneriaspiralison the Physicochemical Properties of Black-Odor Sediment in Urban Sluggish River[J].Environmental Science,2013,34(7):2642-2649.]

[11] 阿麗騰·吐爾孫哈力,巴特爾·巴克,何方,等.沙塵脅迫對(duì)庫爾勒香梨葉片可溶性蛋白和葉綠素含量的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué),2016,48(9):69-72.[ALTEN·TUERSUNHALI,BATUR·BAKE,HE Fang,etal.Effects of Dust Stress on Leaf Soluble Protein and Chlorophyll Content of Korla Fragrant Pear[J].Shangdong Agricultural Sciences,2016,48(9):69-72.]

[12] LARCHER W.Physiological Plant Ecology[M].4th ed.New York,USA:Springer,2003:86-92.

[13] 胡珍珍,崔益斌,李梅,等.水體氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽水平與氯霉素濃度復(fù)合水體對(duì)苦草的生理生化影響[J].環(huán)境科學(xué),2015,36(9):3248-3254.[HU Zhen-zhen,CUI Yi-bin,LI Mei,etal.Physiological Effect ofVallisnerianatansUnder Different Concentrations of Nitrogen,Phosphorus and Chloramphenicol[J].Environmental Science,2015,36(9):3248-3254.]

[14] 吳志剛,沈洪艷,高吉喜,等.青土霉素廢水出水對(duì)錦鯉肝臟抗氧化酶活性和丙二醛含量的影響[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2013,35(3):587-592.[WU Zhi-gang,SHEN Hong-yan,GAO Ji-xi,etal.Effects of Wastewater Effluent of Penicillin and Oxytetracycline on SOD,CAT Activies and MDA Content in Liver Tissue ofCyprinuscarpio[J].Acta Agriculture Universitatis Jiangxiensis,2013,35(3):587-592.]

[15] 魯敏,裴翡翡,寧靜,等.4種濕地植物受污水脅迫生理生化特性影響的相關(guān)性研究[J].山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào),2011,26(5):416-419.[LU Min,PEI Fei-fei,NING Jing,etal.Correlation Study on Effects of Wastewater Duress on Physiological and Biochemical Characteristics of 4 Wetland Plants[J].Journal of Shangdong Jianzhu University,2011,26(5):416-419.]

[16] 蔡煒,宋玉芝.水體營(yíng)養(yǎng)鹽質(zhì)量濃度對(duì)苦草光合熒光特性的影響[J].環(huán)境科學(xué)研究,2009,22(8):907-913.[CAI Wei,SONG Yu-zhi.Effect of Water Nutrient Concentration on Photosynthetic Fluorescence Characteristics ofVallisnerianatans[J].Research of Environmental Sciences,2009,22(8):907-913.]

[17] 盧廣超,許建新,薛立,等.干旱脅迫下4種常用植物幼苗的光合和熒光特性綜合評(píng)價(jià)[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2013,33(24):7872-7881.[LU Guang-chao,XU Jian-xin,XUE Li,etal.Comprehensive Evaluation on Photosynthetic and Fluorescence Characteristics in Seedlings of 4 Drought Resistance Species[J].Acta Ecologica Sinica,2013,33(24):7872-7881.]

[18] 周啟星,程云,張倩茹,等.復(fù)合污染生態(tài)毒理效應(yīng)的定量關(guān)系分析[J].中國(guó)科學(xué):C輯,2003,33(6):566-573.[ZHOU Qi-xing,CHENG Yun,ZHANG Qian-ru,etal.Quantitative Ecotoxicological Effect of Compound Pollutant[J].Science in China:Series C,2003,33(6):566-573.]

[19] 華濤,周啟星.Cd-Zn對(duì)草魚(Ctenopharyngodonidellus)的聯(lián)合毒性及對(duì)肝臟超氧化物歧化酶(SOD)活性的影響[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2009,29(3):600-606.[HUA Tao,ZHOU Qi-xing.Joint Toxic Effects of Cd and Zn on Grass Carp(Ctenopharyngodonidellus) and SOD Activity in Livers[J].Acta Scientiae Circumstantiae,2009,29(3):600-606.]

[20] KASAI K,KANNO T,ENDO Y,etal.Guanosine Tetra and Pentaphosphate Synthase Activity in Chloroplasts of a Higher Plant:Association With 70S Ribosomes and Inhibition by Tetracyline[J].Nucleic Acids Research,2004,32(19):5732-5741.

丁程成(1980—),女,安徽蒙城人,副研究員,博士,主要從事水污染生物修復(fù)研究。 E-mail:dcc@nies.org

(責(zé)任編輯：陳 昕)

JointEffectsofNutrientSaltsandTetracyclineHydrochlorideonPhysio-BiochemistryofVallisnerianatans.

DING Cheng-cheng,CUI Yi-bin,HANG Xiao-shuai,LING Meng-dan,LI Wei-xin

(Nanjing Institute of Environmental Sciences,Ministry of Environmental Protection,Nanjing 210042,China)

An in-laboratory experiment was carried out to simulateVallisnerianatansgrowing in wastewaters different in eutrophication degree (moderate,high and super-high) and in tetracycline hydrochloride (TH) contamination degree (0,0.1,0.2 and 0.5 mg·L-1). Leaves of the plants were sampled 30 days after the initiation of the experiment for analysis of activities of peroxidase (POD) and superoxide dismutase (SOD) and contents of malondialdehyde (MDA),soluble proteins and chlorophyll for responses of the plants to changes in the environment. Results show that TH,N and P worked together affecting soluble protein,SOD,Chl-a and Chl-b in the plant significantly. In the super-eutrophication group,addition of 0.5 mg·L-1TH affected soluble protein the most significantly,which dropped by 47.4% in content vs that in CK of the group (0 mg·L-1TH). In the super-eutrophication group,addition of 0.2 mg·L-1TH enhanced SOD activity significantly or by 1.45 times vs that CK. In the group of moderate eutrophication,addition of 0.5 mg·L-1TH affected the concentrations of Chl-a and Chl-b the most significantly,which was increased by 75.7% and 64.6%,respectively,vs that in CK of the group.

nutrient salt; tetracycline hydrochloride; joint effect; physio biochemistry

2017-02-10

國(guó)家自然科學(xué)基金(31572623); 中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)(20160212)

① 通信作者E-mail：cyb@nies.org

X171

A

1673-4831(2017)11-1029-06

10.11934/j.issn.1673-4831.2017.11.010