馬欠 鄧春暖 郭鋒鋒 徐麗瓊

摘 要：研究不同濃度鋅（Zn2+）對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)和葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?結(jié)果表明：鋅對(duì)銅綠微囊藻的吸光度值（OD680）、藻細(xì)胞密度、比生長(zhǎng)速率、葉綠素?zé)晒鈪?shù)（Fv/Fm）、電子傳遞速率（ETo/RC）影響顯著.鋅（Zn2+）濃度越高，對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)的抑制就越明顯，當(dāng)Zn2+的濃度達(dá)到0.8 mg/L以上時(shí)，銅綠微囊藻基本停滯生長(zhǎng)甚至死亡.

關(guān)鍵詞：鋅（Zn2+）；銅綠微囊藻；葉綠素?zé)晒?；生長(zhǎng)影響

[中圖分類號(hào)]Q945.78 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

文章編號(hào)：1003-6180（2018）02-0047-04

Abstract：The effects of zinc （Zn2+） on the growth and chlorophyll fluorescence characteristics of chlorophyll were studied.The results showed that the absorbance value （OD680）， the density of algal cells， the ratio of growth rate， chlorophyll fluorescence parameters （Fv/Fm） and electron transfer rate （ETo/RC） were significant.The higher the concentration of zinc （Zn2+） was， the more obvious the inhibition of the growth of the microcystis was. When the concentration of Zn2+ reached 0.8mg /L， the microcystis were basically stagnant and even died.

Key words：zinc （Zn2+）；microcystis aeruginosa；chlorophyll fluorescence；growing influence

我國(guó)水體重金屬污染嚴(yán)重，很多地方出現(xiàn)重金屬超標(biāo)的情況，湖泊、水庫(kù)、河流等地的重金屬污染率高達(dá)80.1%.[1]重金屬在水體中以不同的形態(tài)在水體、底泥、水生物之間遷移，排入水體后很難被降解消除，對(duì)水域生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成嚴(yán)重的威脅.重金屬在水體生物、魚類及農(nóng)作物中富集，通過食物鏈的放大富集作用，危害人類的健康.重金屬是水體環(huán)境因子的一個(gè)重要部分，對(duì)微藻生長(zhǎng)的影響很大，濃度過高會(huì)對(duì)微藻生長(zhǎng)產(chǎn)生威脅.鋅（Zn2+）是藻類生長(zhǎng)必需的微量元素之一，但是只在適度的范圍，如果超過適度的范圍，隨著濃度的增長(zhǎng)，對(duì)微藻生物毒性效應(yīng)相增加，對(duì)微藻生長(zhǎng)抑制也越強(qiáng).邱昌恩[2]的研究表明，當(dāng)鋅（Zn2+）濃度低于10 mg/L范圍時(shí)，綠藻的呼吸強(qiáng)度會(huì)隨鋅（Zn2+）濃度的增加而增強(qiáng)，當(dāng)鋅（Zn2+）濃度大于10 mg/L時(shí)，綠藻的呼吸強(qiáng)度隨鋅（Zn2+）濃度的增加而降低.張鐵明[3]的研究表明，桅桿藻對(duì)鋅（Zn2+）濃度最適宜的范圍是0.02 μg/L，當(dāng)鋅（Zn2+）濃度大于0.10 μg/L時(shí)，就會(huì)對(duì)桅桿藻的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用；銅綠微囊藻最適的鋅（Zn2+）濃度范圍是0.02～1 μg/L，當(dāng)鋅（Zn2+）濃度超過0.1 mg/L時(shí)，銅綠微囊藻的生長(zhǎng)受到明顯抑制.王山衫[4]等的研究結(jié)果表明，當(dāng)鋅（Zn2+）濃度為1 μmol/L時(shí)，固氮魚腥藻的比生長(zhǎng)速、光合放養(yǎng)速率、Fv/Fm值都是最高的，是固氮魚腥藻最適生長(zhǎng)濃度.當(dāng)鋅（Zn2+）濃度大于5 μmol/L時(shí)，則對(duì)固氮魚腥藻的生長(zhǎng)產(chǎn)生明顯的抑制.王帥[5]等研究表明，鋅（Zn2+）脅迫下杜氏鹽藻的葉綠素?zé)晒鈪?shù)（Fv/Fm）生長(zhǎng)會(huì)隨著（Zn2+）濃度的增加而下降.本文以銅綠微囊藻為研究對(duì)象，研究不同濃度鋅對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)和葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

銅綠微囊藻（Microcystis aeruginosa）購(gòu)自中國(guó)科學(xué)院武漢水生生物研究所，BG-11培養(yǎng)基，SPSS20.0軟件分析，origin8.0繪圖.

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 銅綠微囊藻擴(kuò)增培養(yǎng)

將處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的銅綠微囊藻接種在裝有1 L BG-11培養(yǎng)基的三角瓶中，在人工氣候箱擴(kuò)大培養(yǎng).培養(yǎng)溫度25 ℃，光照6 000 lx，光暗比12 h∶12 h.

1.2.2 OD680測(cè)量、藻細(xì)胞計(jì)數(shù)和葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定

250 mL三角瓶中分別添加重金屬鋅（Zn2+） 0，0.08，0.8，8，80 mg/L.藻液銅綠微囊藻初始密度設(shè)置為OD680 0.050（±0.01），每天搖晃3次并換動(dòng)位置.在第1，2，3，4，5，6，7，8，9 d取銅綠微囊藻藻液，測(cè)OD680，進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù)，測(cè)定葉綠素?zé)晒鈪?shù).

OD680測(cè)量 每天定時(shí)取銅綠微囊藻藻液1次，吸取2.5 mL放入比色皿中，紫外分光光度計(jì)測(cè)量OD680值.空白校準(zhǔn)用BG-11營(yíng)養(yǎng)液.

藻細(xì)胞計(jì)數(shù) 充分搖勻銅綠微囊藻藻液，用計(jì)數(shù)框?yàn)?6×25的血球計(jì)數(shù)板在400×400顯微鏡下計(jì)數(shù).每個(gè)樣品計(jì)數(shù)兩次，兩次誤差在15%以上重復(fù)計(jì)數(shù)，求四次的平均數(shù).

葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定 取2.5 mL銅綠微囊藻藻液，放入比色皿中.暗適應(yīng)5 min后，利用葉綠素?zé)晒鈨x（FL3500，PSI，捷克）檢測(cè).

比增長(zhǎng)速率計(jì)算 比增長(zhǎng)速率計(jì)算公式為：μ=（lnXt-lnX0）/t.μ表示藻細(xì)胞的比增長(zhǎng)速率，Xt表示t天后細(xì)胞密度（個(gè)/mL），X0表示初始細(xì)胞密度（個(gè)/mL）.

2 結(jié)果與分析

2.1 鋅（Zn2+）對(duì)銅綠微囊藻OD680的影響

鋅（Zn2+）對(duì)銅綠微囊藻OD680的影響見圖1.銅綠微囊藻OD680在第2天呈上升趨勢(shì)， 而后隨著鋅（Zn2+）濃度的增加，銅綠微囊藻OD680下降速度加快，可能是因?yàn)閆n2+會(huì)對(duì)銅綠微囊藻產(chǎn)生一定的刺激作用，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，銅綠微囊藻抵不住鋅（Zn2+）的毒性，所以生長(zhǎng)減緩，銅綠微囊藻OD680開始下降.Zn2+對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)的抑制作用隨濃度升高而升高，少量的鋅（Zn2+）不會(huì)對(duì)銅綠微囊藻的生長(zhǎng)產(chǎn)生危害，反而會(huì)有一定的刺激作用.

鋅（Zn2+）對(duì)銅綠微囊藻的OD680有顯著影響.鋅（Zn2+）濃度為0.08 mg/L時(shí)，對(duì)銅綠微囊藻的OD680沒有顯著影響，對(duì)其他實(shí)驗(yàn)組吸光值有顯著影響.

2.2 鋅（Zn2+）對(duì)銅綠微囊藻細(xì)胞數(shù)量生長(zhǎng)的影響

不同濃度鋅（Zn2+）對(duì)銅綠微囊藻細(xì)胞生長(zhǎng)的影響是不同的，見圖2.鋅（Zn2+）濃度為0.08 mg/L時(shí)，對(duì)銅綠微囊藻的生長(zhǎng)沒有產(chǎn)生抑制作用，相反，對(duì)銅綠微囊藻的生長(zhǎng)有一定的刺激作用.當(dāng)鋅（Zn2+）濃度大于0.08 mg/L時(shí)，在第二天會(huì)有一個(gè)緩慢生長(zhǎng)的過程，第三天銅綠微囊藻藻細(xì)胞數(shù)量開始下降，之后藻細(xì)胞數(shù)量一直呈下降的趨勢(shì)，濃度越高抑制作用越明顯.

2.3 鋅（Zn2+）對(duì)銅綠微囊藻細(xì)胞增長(zhǎng)率的影響

不同濃度鋅（Zn2+）對(duì)銅綠微囊藻細(xì)胞增長(zhǎng)率的影響是不同的.由圖3可以看出，鋅（Zn2+）濃度為0.08 mg/L，0-5 d時(shí)，對(duì)銅綠微囊藻增長(zhǎng)起促進(jìn)作用；5 d以后，銅綠微囊藻生長(zhǎng)呈緩慢下降趨勢(shì).鋅（Zn2+）濃度為0.8，8，80 mg/L，1 d以后迅速呈下降趨勢(shì).

2.4 Zn2+對(duì)銅綠微囊藻葉綠素?zé)晒獾挠绊?/p>

不同濃度鋅（Zn2+）對(duì)銅綠微囊藻最大光合量子產(chǎn)量影響情況見圖4. 同一時(shí)間在不同濃度脅迫下，銅綠微囊藻的Fv/Fm的變化趨勢(shì)見圖5.第4天銅綠微囊藻的Fv/Fm隨著濃度的升高呈下降趨勢(shì)，銅綠微囊藻的Fv/Fm與鋅（Zn2+）濃度成顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系.說明鋅（Zn2+）濃度越高對(duì)銅綠微囊藻的生長(zhǎng)抑制作用越明顯.

鋅（Zn2+）對(duì)銅綠微囊藻最大光合量子產(chǎn)量影響顯著.鋅（Zn2+）濃度80 mg/L組Fm /Fo，F(xiàn)v/Fo，F(xiàn)v/Fm與控制組差異性顯著，其他實(shí)驗(yàn)組與控制組之間差異性不顯著.

穩(wěn)定且偏低.當(dāng)鋅（Zn2+）濃度為8 mg/L和80 mg/L時(shí)，銅綠微囊藻的ETo/RC值比較高且變化幅度較大.其他的比活性參數(shù)值和ABS/RC的變化趨勢(shì)是一致的.隨著Zn2+濃度的升高，其參數(shù)值A(chǔ)BS/RC， TR O /RC，DI O /RC，ET O /RC波動(dòng)增大，而Zn2+濃度變小則參數(shù)值波動(dòng)減小.隨著鋅（Zn2+）濃度的升高，ABS/RC， TR O /RC，DI O /RC，ET O /RC都呈升高趨勢(shì)，ABS/RC， TR O /RC值比較高，DI O /RC，ET O /RC比較低.表明隨著鋅（Zn2+）脅迫的加劇，銅綠微囊藻單位有活性的反應(yīng)中心的電子傳遞能力減弱，光合機(jī)構(gòu)吸收的光能無法被反應(yīng)中心完全利用，過剩激發(fā)能會(huì)隨著鋅（Zn2+）脅迫加重而增加，通過單位反應(yīng)中心所耗散的能量DIO /RC急劇增加，從而減少過剩激發(fā)能的損害.

3 討論

鋅（Zn2+）雖然是藻類生長(zhǎng)必需的微量元素之一，但是只在適度的范圍內(nèi)，如果超過適度的范圍，隨著濃度的增長(zhǎng)對(duì)微藻生物毒性效應(yīng)增加，對(duì)微藻生長(zhǎng)抑制增加.實(shí)驗(yàn)表明，重金屬鋅（Zn2+）對(duì)銅綠微囊藻的生長(zhǎng)有脅迫作用，銅綠微囊藻的OD680和銅綠微囊藻藻細(xì)胞密度呈顯著的正相關(guān)關(guān)系；與鋅（Zn2+）濃度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系.鋅（Zn2+）的濃度越高，對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)的抑制就越明顯，當(dāng)鋅（Zn2+）的濃度達(dá)到0.8 mg/L以上時(shí)，銅綠微囊藻基本停滯生長(zhǎng)甚至死亡；鋅（Zn2+）在一定濃度范圍會(huì)對(duì)銅綠微囊藻的生長(zhǎng)產(chǎn)生促進(jìn)作用，當(dāng)超過銅綠微囊藻生長(zhǎng)最適范圍，隨著濃度增加對(duì)藻的抑制作用加強(qiáng).

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編輯：琳莉