水華微囊藻對除草劑S-異丙甲草胺脅迫的光合活性響應(yīng)

黃沛玲, 李 玲, 李俊杰, 李雪妍

華僑大學(xué)化工學(xué)院, 福建 廈門 361021

除草劑是廣泛使用的一類農(nóng)藥，其產(chǎn)量和使用量均呈逐年增加的趨勢[1]. 氯乙酰苯胺類除草劑是一種常用的芽后選擇性除草劑，被廣泛施用于向日葵、大豆、玉米、玉米等作物中. 異丙甲草胺是一種常見的氯乙酰苯胺類除草劑，其通過阻止蛋白質(zhì)、葉綠素、脂肪酸和脂類的合成，在目標(biāo)雜草中起生長抑制劑的作用. 最初在作物上廣泛使用的是外消旋異丙甲草胺，其由兩個(gè)R對映體和兩個(gè)S對映體1∶1組成，而后研究發(fā)現(xiàn)該除草劑活性主要來源于異丙甲草胺的兩個(gè)S對映體[2]. 因此，在實(shí)際生產(chǎn)中S-異丙甲草胺逐漸取代了外消旋異丙甲草胺，并且在20世紀(jì)90年代末被列為歐洲十大最常用除草劑之一[3]. S-異丙甲草胺的水溶性很高，在20 ℃下可達(dá)480 mg/L，并可以連續(xù)暴露在陽光下30 d不被降解[4]. S-異丙甲草胺的高利用率和相對較低的土壤吸附力導(dǎo)致其大量滲入到水環(huán)境中，從而威脅水質(zhì)[5]. 研究[6]表明，美國有50.3%的地表水和2%的地下水中檢測出S-異丙甲草胺. 此外，S-異丙甲草胺會對非靶標(biāo)物種造成不同程度的損害，如使阿米巴原蟲生長受抑制[7]，甲殼類動物死亡率和繁殖力降低[8]，對牡蠣和斑馬魚的早期發(fā)育造成損害[9]，導(dǎo)致鯉魚卵子中的脂肪變性[10]，使水蚤繁殖力顯著下降[11]，引起海鱸魚表皮細(xì)胞腫脹[12]，降低藻密度[13]. 由于S-異丙甲草胺對水環(huán)境的影響力較高，因此有必要進(jìn)一步研究S-異丙甲草胺對水生生態(tài)系統(tǒng)的影響.

水華微囊藻(Microcystisflos-aquae)屬于一種常見藍(lán)藻水華屬，是初級水生生物，水體富營養(yǎng)化會導(dǎo)致藍(lán)藻水華暴發(fā)性生長，其健康狀態(tài)可直接反映水生生態(tài)系統(tǒng)的污染程度[14]. 而逆境條件可通過影響藻類光合反應(yīng)的電子傳遞能力、光合活性、量子產(chǎn)量等光合參數(shù)進(jìn)而影響其生長[15]. 因此，該研究通過研究在S-異丙甲草胺脅迫下水華微囊藻色素含量及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化情況，探討S-異丙甲草胺對水華微囊藻光合生理的影響，以期為評估S-異丙甲草胺所造成的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

S-異丙甲草胺(CAS號為178961-20-1)購自壇墨質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心，純度為98%；丙酮購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，為分析純試劑. 水華微囊藻(Microcystisflos-aquae)(FACHB-1028)購自中國科學(xué)院水生生物研究所淡水藻種庫.

1.2 水華微囊藻的染毒方法

按照OECD 201[16]藻類生長試驗(yàn)規(guī)定條件來培養(yǎng)水華微囊藻. 采用BG11培養(yǎng)液[17]，于25 ℃，濕度為60%，12 h光照、12 h黑暗，光強(qiáng)為 3 700 lx下靜置培養(yǎng)，每天定時(shí)人工振蕩4次. 根據(jù)OECD 201藻類毒性測試的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，結(jié)合預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)置ρ(S-異丙甲草胺)分別為0.1、1、10、25和50 mg/L的處理組，以及不加S-異丙甲草胺處理的對照組，每組設(shè)置3個(gè)平行樣品. 將經(jīng)S-異丙甲草胺處理的水華微囊藻液及對照組置于原培養(yǎng)條件中進(jìn)行培養(yǎng)，每天測葉綠素a含量，每2 d測葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm(最大光能轉(zhuǎn)化效率)、Y(Ⅱ) (實(shí)際光能轉(zhuǎn)化效率)、快速光響應(yīng)曲線、α(光能利用率)、Pnmax(最大電子傳遞速率)、Ik(半飽和光強(qiáng)點(diǎn))，培養(yǎng)周期為7 d，并在第7天時(shí)測定類胡蘿卜素含量.

1.3 葉綠素a含量、快速光響應(yīng)曲線及相關(guān)葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測定

取1 mL藻液置于樣品杯中，黑暗條件下2 min后置于浮游植物分類熒光儀(Phyto-PAM，德國Walz)，在2 μmol/(m2·s)(以光子數(shù)計(jì)，下同)光強(qiáng)下測得最小熒光產(chǎn)量(F0)、最大熒光產(chǎn)量(Fm)，不經(jīng)暗適應(yīng)的條件下測定最大熒光水平(Fm′)；再于32 μmol/(m2·s)光強(qiáng)下測定葉綠素a含量[18]，最后完成快速光響應(yīng)曲線的擬合及光能利用率(α)、最大電子傳遞速率〔Pnmax，μmol/(m2·s)〕以及半飽和光照強(qiáng)度點(diǎn)〔Ik，μmol/(m2·s)〕數(shù)值的測定，計(jì)算公式：

Fv/Fm=(Fm-F0)/Fm

(1)

Y(Ⅱ)=(Fm′-F)/Fm′

(2)

Pn=Pnmax×(1-e-α×PAR/Pnmax)×e-β×PAR/Pnmax

(3)

Ik=Pnmax/α

(4)

式中：Fv/Fm為最大光能轉(zhuǎn)化效率；Y(Ⅱ)為實(shí)際光能轉(zhuǎn)化效率；Pn為光合速率，即電子傳遞速率，μmol/(m2·s)；PAR為有效光輻射強(qiáng)度，μmol/(m2·s)；β為光抑制參數(shù).

1.4 類胡蘿卜素含量的測定

用丙酮-加熱法[19]進(jìn)行類胡蘿卜素含量的測定. 先確定藻密度，再各取一定量藻液于離心管中，于 12 000 r/min下離心，吸上清液并加入80%丙酮對藻餅進(jìn)行重懸后，用錫箔紙包裹置于55 ℃下水浴加熱30 min，再于 12 000 r/min下離心，取上清液并用80%丙酮定容后，測定其在663和440 nm處的吸光度(A663 nm、A440 nm)，計(jì)算公式：

CA=A663 nm/82

(5)

Ck=4.7A440 nm-0.27CA

(6)

Chl=(Ck×V)/(Pu×106)

(7)

式中：CA為葉綠素a的含量，mg/L；Ck為每L藻液的葉綠素含量，mg/L；Chl為單個(gè)細(xì)胞類胡蘿卜素的含量，g/(109cell)；V為藻提取液總量，L；Pu為藻細(xì)胞總數(shù)，個(gè).

1.5 數(shù)據(jù)處理

使用Origin 9.1軟件作圖. 試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差分析(ANOVA)及Duncan檢驗(yàn)進(jìn)行顯著性差異分析，采用多因素方差分析(MANOVA)進(jìn)行相關(guān)光合參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析，P<0.05表示有顯著性差異，P<0.01表示有極顯著性差異.

2 結(jié)果與分析

2.1 光合色素含量的變化情況

2.1.1葉綠素a含量對S-異丙甲草胺的響應(yīng)

不同ρ(S-異丙甲草胺)處理對水華微囊藻葉綠素a含量的影響如圖1所示. 由圖1可見：各S-異丙甲草胺處理組和對照組的葉綠素a含量均隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加而增加(P<0.01)，而7 d內(nèi)水華微囊藻葉綠素a含量的增長速率隨ρ(S-異丙甲草胺)的增加而減小，其中對照組以及0.1、1、10、25、50 mg/L S-異丙甲草胺處理組7 d內(nèi)葉綠素a含量的增長速率分別為0.272、0.263、0.260、0.243、0.242和0.240. 從第3天起，ρ(S-異丙甲草胺)為10、25和50 mg/L處理組的葉綠素a含量開始低于對照組；第7天，不同ρ(S-異丙甲草胺)處理組的葉綠素a含量均顯著低于對照組(P<0.05)，其中，ρ(S-異丙甲草胺)為50 mg/L時(shí)，水華微囊藻的葉綠素a含量較對照降低最多，該處理組第7天的葉綠素a含量僅為對照組的67%.

ρ(S-異丙甲草胺)(mgL)：1—0.1； 2—1； 3—10； 4—25； 5—50.注：*表示不同ρ(S-異丙甲草胺)處理組與對照組有顯著性差異；字母表示各處理組間顯著性差異，P<0.05. 下同.圖1 不同ρ(S-異丙甲草胺)處理對水華微囊藻葉綠素a含量的影響Fig.1 Effects of different ρ(S-metolachlor) on the chlorophyll a content of Microcytis flos-aquae

由表1可見，ρ(S-異丙甲草胺)對葉綠素a含量的影響顯著(P<0.01)，培養(yǎng)時(shí)間對葉綠素a含量的影響也顯著(P<0.01)，培養(yǎng)時(shí)間和ρ(S-異丙甲草胺)之間的交互作用對葉綠素a含量影響顯著(P<0.01).

表1 各光合參數(shù)的多因素方差分析

2.1.2類胡蘿卜素含量對S-異丙甲草胺的響應(yīng)

不同ρ(S-異丙甲草胺)處理對水華微囊藻類胡蘿卜素含量的影響如圖2所示. 由圖2可見，除ρ(S-異丙甲草胺)為0.1 mg/L的處理組外，其余處理組的類胡蘿卜素含量均顯著低于對照組(P<0.05)，其中ρ(S-異丙甲草胺)為10 mg/L時(shí)，水華微囊藻的類胡蘿卜素含量較對照組降低了11.36%，并與ρ(S-異丙甲草胺)為50 mg/L的處理組不存在顯著性差異(P>0.05)，但與其他ρ(S-異丙甲草胺)處理組均存在顯著性差異(P<0.05).

圖2 不同ρ(S-異丙甲草胺)處理對水華微囊藻類胡蘿卜素含量的影響Fig.2 Effects of different ρ(S-metolachlor) on the carotenoid content of Microcytis flos-aquae

2.2 水華微囊藻葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化情況

2.2.1Fv/Fm對S-異丙甲草胺的響應(yīng)

不同ρ(S-異丙甲草胺)處理對水華微囊藻Fv/Fm的影響如圖3所示. 由圖3可見：隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，各S-異丙甲草胺處理組的Fv/Fm值呈先增后減的趨勢. 第1天，10和50 mg/L S-異丙甲草胺處理組的Fv/Fm值顯著低于對照組(P<0.05)，其余處理組與對照組無顯著性差異(P>0.05)；第3天，不同ρ(S-異丙甲草胺)處理組的Fv/Fm值均顯著性高于對照組(P<0.05)，其中25與50 mg/L S-異丙甲草胺處理組的Fv/Fm值存在顯著性差異(P<0.05)，但與其他處理組均無顯著性差異(P>0.05)；第5天，不同ρ(S-異丙甲草胺)處理組的Fv/Fm值均達(dá)到培養(yǎng)期間的最高值，隨著ρ(S-異丙甲草胺)的增加，各處理組的Fv/Fm值相較于對照組分別增加了14%、29%、23%、34%、32%.

ρ(S-異丙甲草胺)/(mg/L)：1—0.1； 2—1； 3—10； 4—25； 5—50.圖3 不同ρ(S-異丙甲草胺)處理對水華微囊藻Fv/Fm的影響Fig.3 Effects of different ρ(S-metolachlor) on Fv/Fm of Microcytis flos-aquae

雙因素方差分析結(jié)果(見表1)表明，不同ρ(S-異丙甲草胺)對Fv/Fm值存在顯著影響(P<0.01)，培養(yǎng)時(shí)間對Fv/Fm值也存在顯著影響(P<0.01)，ρ(S-異丙甲草胺)與培養(yǎng)時(shí)間之間的交互作用對Fv/Fm值影響顯著(P<0.01). 說明7 d培養(yǎng)周期內(nèi)，水華微囊藻的Fv/Fm值受到培養(yǎng)時(shí)間和ρ(S-異丙甲草胺)的交互影響.

2.2.2Y(Ⅱ)對S-異丙甲草胺響應(yīng)

不同ρ(S-異丙甲草胺)處理對水華微囊藻Y(Ⅱ)值的影響如圖4所示. 由圖4可見：隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，各S-異丙甲草胺處理組的Y(Ⅱ)值整體呈先增后減的趨勢. 第1天，各S-異丙甲草胺處理組均顯著低于對照組(P<0.05)，其中50 mg/L處理組的Y(Ⅱ)值相較于對照組降低了15%，且50 mg/L處理組的Y(Ⅱ)值與其余S-異丙甲草胺處理組的Y(Ⅱ)值均存在顯著性差異(P<0.05)；第3天，各S-異丙甲草胺處理組的Y(Ⅱ)值均達(dá)到最高，且除10 mg/L S-異丙甲草胺處理組外，其余處理組的Y(Ⅱ)值仍顯著低于對照組(P<0.05)；第7天，各S-異丙甲草胺處理組Y(Ⅱ)值與對照組均無顯著性差異(P>0.05)，且各處理組之間也無顯著性差異(P>0.05).

ρ(S-異丙甲草胺)/(mg/L)：1—0.1； 2—1； 3—10； 4—25； 5—50.圖4 不同ρ(S-異丙甲草胺)處理對水華微囊藻Y(Ⅱ)值的影響Fig.4 Effects of different ρ(S-metolachlor) on Y(Ⅱ) of Microcytis flos-aquae

雙因素方差分析結(jié)果(見表1)表明，不同ρ(S-異丙甲草胺)對Y(Ⅱ)值的影響不顯著(P>0.05)，但培養(yǎng)時(shí)間對Y(Ⅱ)值存在顯著影響(P<0.01)，培養(yǎng)時(shí)間與ρ(S-異丙甲草胺)之間的交互作用對Y(Ⅱ)值影響不顯著(P>0.05).

2.2.3快速光響應(yīng)曲線及其相關(guān)擬合參數(shù)的響應(yīng)

2.2.3.1快速光響應(yīng)曲線對S-異丙甲草胺的響應(yīng)

不同ρ(S-異丙甲草胺)處理對水華微囊藻快速光響應(yīng)曲線的影響如圖5所示. 由圖5可見：隨著光照強(qiáng)度的增加，各S-異丙甲草胺處理組的Pn值呈增大的趨勢. 第3天，25和50 mg/L S-異丙甲草胺處理組的Pn值顯著高于對照組(P<0.05)，且50 mg/L S-異丙甲草胺處理組的Pn值顯著高于25 mg/L處理組(P<0.05)；第5天，10、25和50 mg/L S-異丙甲草胺處理組的Pn值均顯著高于對照組(P<0.05)，在PAR為 1 464 μmol/(m2·s)時(shí)Pn值表現(xiàn)為25 mg/L S-異丙甲草胺處理組〔132.540 8 μmol/(m2·s)〕>50 mg/L S-異丙甲草胺處理組〔127.075 2 μmol/(m2·s)〕>10 mg/L S-異丙甲草胺處理組〔122.207 4 μmol/(m2·s)〕的特征；第7天，50 mg/L S-異丙甲草胺處理組Pn值低于10 mg/L處理組，但10和50 mg/L處理組的Pn值均顯著高于對照組(P<0.05)；而0.1和1 mg/L S-異丙甲草胺處理組在第3天起Pn值均低于對照組，且這兩個(gè)處理組之間無顯著性差異(P>0.05).

ρ(S-異丙甲草胺)/(mg/L)：1—0.1； 2—1； 3—10； 4—25； 5—50.圖5 不同ρ(S-異丙甲草胺)處理對水華微囊藻快速光響應(yīng)曲線的影響Fig.5 Effects of different ρ(S-metolachlor) on the rapid light-response curves of Microcytis flos-aquae

2.2.3.2水華微囊藻光合作用擬合參數(shù)對S-異丙甲草胺的響應(yīng)

不同ρ(S-異丙甲草胺)處理對水華微囊藻光合參數(shù)α、Ik、Pnmax的影響如圖6所示. 由圖6(A)和表1可見：隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，各S-異丙甲草胺處理組的α值整體呈先增后減的趨勢. 第1天，0.1、1和10 mg/L S-異丙甲草胺處理組的α值顯著高于對照組(P<0.05)，而50 mg/L S-異丙甲草胺處理組的α值則顯著低于對照組(P<0.05)，相較對照組降低了8%；第3天，除10 mg/L S-異丙甲草胺處理組外，其余S-異丙甲草胺處理組的α值均顯著低于對照組(P<0.05)，但各S-異丙甲草胺處理組之間無顯著性差異(P>0.05)；第5天，50 mg/L S-異丙甲草胺處理組的α值顯著低于對照組(P<0.05)，相較于對照組降低了13%，而其他處理組均與對照組之間無顯著性差異(P>0.05).

由圖6(B)和表1可見,隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，各S-異丙甲草胺處理組的Ik值也呈先增后減的趨勢. 隨著ρ(S-異丙甲草胺)的增加，Ik值呈逐漸增高的趨勢. 第3天，各S-異丙甲草胺處理組的Ik值達(dá)到最高，且隨ρ(S-異丙甲草胺)的增加，0.1、1、10、25、50 mg/L S-異丙甲草胺處理組的Ik值相較于對照組分別增加了30%、31%、41%、59%、77%，除0.1與1 mg/L S-異丙甲草胺處理組之間不存在顯著性差異(P>0.05)外，與其余處理組之間均存在顯著性差異(P<0.05).

由圖6(C)和表1可見：隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，各ρ(S-異丙甲草胺)處理組的Pnmax值呈先增后減的趨勢. 第1天，0.1、1和10 mg/L S-異丙甲草胺處理組的Pnmax顯著高于對照組(P<0.05)；第3天，各S-異丙甲草胺處理組的Pnmax均達(dá)最高值，且10、25和50 mg/L S-異丙甲草胺處理組的Pnmax顯著高于對照組(P<0.05)，其相較于對照組分別增加了22%、26%、45%，且這3個(gè)處理組之間存在顯著性差異(P<0.05)；第7天，各S-異丙甲草胺處理組之間均不存在顯著性差異(P>0.05).

ρ(S-異丙甲草胺)/(mg/L)：1—0.1； 2—1； 3—10； 4—25； 5—50.圖6 不同ρ(S-異丙甲草胺)處理對水華微囊藻光合參數(shù)α、Ik、Pnmax的影響Fig.6 Effects of different ρ(S-metolachlor) on α, Ik and Pnmax photosynthetic parameters of Microcytis flos-aquae

雙因素方差分析結(jié)果(見表1)表明，不同ρ(S-異丙甲草胺)對α值的影響不顯著(P>0.05)；但培養(yǎng)時(shí)間對α值存在顯著影響(P<0.01)；培養(yǎng)時(shí)間與ρ(S-異丙甲草胺)之間的交互作用對α值影響不顯著(P>0.05). 不同ρ(S-異丙甲草胺)處理對水華微囊藻的Pnmax和Ik值影響顯著(P<0.01)；培養(yǎng)時(shí)間對水華微囊藻Pnmax和Ik值也存在顯著影響(P<0.01)；ρ(S-異丙甲草胺)與培養(yǎng)時(shí)間之間的交互作用對Pnmax和Ik值影響顯著(P<0.01)，說明在7 d培養(yǎng)周期內(nèi)，水華微囊藻的Pnmax和Ik值均受到培養(yǎng)時(shí)間與ρ(S-異丙甲草胺)的交互影響.

3 討論

光合作用是生態(tài)系統(tǒng)中能量流動和物質(zhì)傳遞的重要環(huán)節(jié)，并且與植物的生長密切相關(guān). 光合色素含量、葉綠素?zé)晒鈪?shù)均與光合作用系統(tǒng)各反應(yīng)過程緊密相關(guān)，其變化可反映脅迫因子對植物光合作用產(chǎn)生的影響.

光合色素在植物獲取光能過程中起著重要的作用，它直接影響光合勢，進(jìn)而影響初級生產(chǎn)力[20]. 該研究中，各S-異丙甲草胺處理組的葉綠素a含量均受到抑制，這可能是由于S-異丙甲草胺抑制了水華微囊藻光合色素合成酶的活性，從而導(dǎo)致光合色素的合成下降[21]. ZHANG等[22]研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度的銫均會抑制芥菜葉綠素a含量的增加. 植物在逆境條件下，葉片中葉綠素含量會降低[23]. 類胡蘿卜素在保護(hù)光合反應(yīng)中心免受自身氧化中起著重要作用，特別是在非生物脅迫條件下[24]. 該研究中，ρ(S-異丙甲草胺)為1、10、25和50 mg/L時(shí)類胡蘿卜素含量均顯著低于對照組，這可能是由于S-異丙甲草胺破壞了水華微囊藻的類囊體膜，從而抑制其類胡蘿卜素含量的合成；Sheo等[25]研究發(fā)現(xiàn)，丙草胺和紫外線的B波段(UV-B)對水蕨的葉綠體和類囊體膜造成了損傷，繼而出現(xiàn)了類胡蘿卜素含量降低的現(xiàn)象. 因此，在S-異丙甲草胺脅迫下，水華微囊藻色素含量的下降導(dǎo)致了其捕光能力的減弱.

Fv/Fm代表植物光反應(yīng)中心光系統(tǒng)Ⅱ的最大光能轉(zhuǎn)換效率，是表示光系統(tǒng)Ⅱ狀況的重要參數(shù)[26]. 在健康的生理狀態(tài)下，F(xiàn)v/Fm值保持相對穩(wěn)定，而當(dāng)植物受到嚴(yán)重脅迫時(shí)，光反應(yīng)中心光系統(tǒng)Ⅱ會失活，F(xiàn)v/Fm值就會下降，因此Fv/Fm是研究環(huán)境脅迫對光合作用影響的重要指標(biāo)[27]. Megha等[28]研究發(fā)現(xiàn)，0.5 mg/L異丙甲草胺會降低杜氏鹽藻的Fv/Fm值；JIU等[29]研究發(fā)現(xiàn)，在25 mg/m3SO2的脅迫下，紫丁香的Fv/Fm值會降低. 然而，該研究中各S-異丙甲草胺處理組的Fv/Fm值均高于對照組，這表明在該試驗(yàn)處理范圍內(nèi)S-異丙甲草胺對水華微囊藻的脅迫不足以造成功能損傷，水華微囊藻可通過提高自身的最大光能轉(zhuǎn)化效率來進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，以此耐受逆境. 楊彎彎等[30]也發(fā)現(xiàn)，銅綠微囊藻可以通過提高Fv/Fm值來調(diào)節(jié)低濃度硫氰酸紅霉素的脅迫作用.Y(Ⅱ)表示光系統(tǒng)Ⅱ的實(shí)際光能轉(zhuǎn)化效率，其反映了被用于光化學(xué)途徑激發(fā)能占進(jìn)入總激發(fā)能的比例[31]. 該研究中水華微囊藻的Y(Ⅱ)先降低后又恢復(fù)到正常水平，表明雖然在培養(yǎng)初期S-異丙甲草胺會略微降低水華微囊藻的實(shí)際光能轉(zhuǎn)化效率，但水華微囊藻仍能通過自身調(diào)節(jié)使實(shí)際光能轉(zhuǎn)化效率恢復(fù)到正常水平. LIU等[32]研究發(fā)現(xiàn)，逆境條件會降低胡桃的實(shí)際光能轉(zhuǎn)化效率. 劉蕾蕾等[33]研究發(fā)現(xiàn)，低溫脅迫下，小麥葉片的Y(Ⅱ)會降低，但隨著處理時(shí)間的延長，在第5天小麥葉片Y(Ⅱ)恢復(fù)到了正常水平. 該研究中Fv/Fm和Y(Ⅱ)這兩個(gè)指標(biāo)的變化情況均表明水華微囊藻在經(jīng)過短時(shí)間的脅迫適應(yīng)性調(diào)節(jié)后，S-異丙甲草胺對藻類光系統(tǒng)Ⅱ反應(yīng)中心的影響減弱.

快速光響應(yīng)曲線是電子傳遞速率隨光照強(qiáng)度的變化曲線，可以反應(yīng)植物的實(shí)際光化學(xué)效率[34]. 已有研究[35]表明，當(dāng)藻類受到嚴(yán)重脅迫時(shí)，快速光響應(yīng)曲線會低于正常水平，反映其光合作用受到抑制. 該研究中，10、25和50 mg/L S-異丙甲草胺處理組的快速光響應(yīng)曲線隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加逐漸顯著高于對照組，表明水華微囊藻通過提高自身的實(shí)際光化學(xué)效率來耐受S-異丙甲草胺的脅迫. 但隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，50 mg/L S-異丙甲草胺處理組中水華微囊藻的耐受能力有所降低，但其實(shí)際光化學(xué)效率仍高于對照組. 李雪妍等[36]在研究分散橙S-4RL對微藻的光合活性中也發(fā)現(xiàn)，在一定濃度范圍內(nèi)分散橙S-4RL濃度越高，快速光響應(yīng)曲線越高于對照組. WU等[37]研究發(fā)現(xiàn)，高濃度聚氯乙烯會使水華微囊藻的快速光響應(yīng)曲線高于對照組.

快速光響應(yīng)曲線有3個(gè)特征參數(shù)：α反映了光合器官對光能的利用效率；Pnmax反映了浮游植物的最大電子傳遞速率；Ik反映了浮游植物耐受強(qiáng)光的能力，是捕獲的光能與光合中心能夠接受的最大光能的一個(gè)平衡點(diǎn)[38]. 該研究中，0.1～25 mg/L S-異丙甲草胺處理組的α值先升后降，最后恢復(fù)正常水平，但50 mg/L S-異丙甲草胺處理組的α值始終低于對照組，表明當(dāng)ρ(S-異丙甲草胺)≤25 mg/L時(shí)，水華微囊藻可通過自身調(diào)節(jié)作用維持正常的光能利用率，而當(dāng)ρ(S-異丙甲草胺)達(dá)50 mg/L時(shí)，水華微囊藻對光能的利用率開始降低. 而10～50 mg/L處理組的Pnmax值和0.1～50 mg/L處理組的Ik值均高于對照組，表明水華微囊藻在S-異丙甲草胺脅迫下最大電子傳遞速率變高、抗強(qiáng)光能力變強(qiáng). WANG等[39]研究發(fā)現(xiàn)，氟苯尼考和甲砜霉素會增強(qiáng)水華微囊藻的Pnmax值和Ik值. 桂仁意等[40]研究發(fā)現(xiàn)，低137Cs-γ輻射劑量處理毛竹葉片時(shí)，其Pnmax值會提高，最大電子傳遞速率升高.

綜上，當(dāng)ρ(S-異丙甲草胺)≤25 mg/L時(shí)，其對水華微囊藻毒性不大，并且在一定濃度范圍的S-異丙甲草胺會提高水華微囊藻的光合活性；當(dāng)ρ(S-異丙甲草胺)達(dá)50 mg/L時(shí)，水華微囊藻耐受S-異丙甲草胺脅迫的能力開始降低.

4 結(jié)論

a) 在S-異丙甲草胺的脅迫下，水華微囊藻的葉綠素a含量和類胡蘿卜素含量均被抑制，且對葉綠素a含量的抑制效果隨ρ(S-異丙甲草胺)的增加而增大.

b) 水華微囊藻對S-異丙甲草胺的脅迫有一定的耐受能力. 0.1～50 mg/L處理組的Fv/Fm、Ik值以及10～50 mg/L處理組的Pnmax值從第3天開始高于對照組；10、25和50 mg/L處理組的快速光響應(yīng)曲線在第5天開始較對照組增加；0.1～50 mg/L處理組的Y(Ⅱ)值雖然在培養(yǎng)的前1～5 d較對照組降低，但到第7天恢復(fù)到正常水平；另外，0.1～25 mg/L處理組的α值較對照組出現(xiàn)不同程度的波動，到第5天恢復(fù)到正常水平.

c) 在進(jìn)行水體監(jiān)測時(shí)，可以選擇藻類較為靈敏的檢測指標(biāo)〔如葉綠素a含量、Fv/Fm、Y(Ⅱ)及Ik值〕來反映水生生態(tài)系統(tǒng)的污染程度.