聚苯乙烯微塑料對(duì)球形棕囊藻生長(zhǎng)的影響

張榮燦 ,覃仙玲 ,李煜銘 ,陸家昌 ,雷 富 ,莊軍蓮 ,賴(lài)俊翔,許銘本

（1.廣西科學(xué)院廣西海洋科學(xué)院/廣西近海海洋環(huán)境科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣西海洋天然產(chǎn)物與組合生物合成化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530007；2.北部灣海洋產(chǎn)業(yè)研究院，廣西 防城港 538000）

海洋塑料污染是一個(gè)全球性問(wèn)題。全球每年向海洋中排放大量塑料垃圾，這些塑料垃圾逐漸被分解為毫米、微米級(jí)的塑料顆粒。微塑料一般指直徑小于5 mm 的塑料顆粒[1]。海洋環(huán)境中的微塑料對(duì)海洋浮游植物產(chǎn)生不利影響，可吸附藻細(xì)胞或附著在藻細(xì)胞上、抑制光合作用[2-4]，使藻細(xì)胞生長(zhǎng)、生產(chǎn)受抑制[5-7]；還有對(duì)藻細(xì)胞造成物理?yè)p傷[8]等負(fù)面作用。聚苯乙烯（Polystyrene，PS）塑料在水產(chǎn)養(yǎng)殖和外賣(mài)包裝盒中的應(yīng)用廣泛，其內(nèi)部化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不易降解，為海洋環(huán)境中最常見(jiàn)塑料污染之一[9]。聚苯乙烯微塑料會(huì)抑制東海原甲藻（Prorocentrum donghaiense）在穩(wěn)定期和衰退期的生長(zhǎng)[10]。聚苯乙烯納米微塑料對(duì)杜氏藻（Dunaliella tertiolecta）的生長(zhǎng)有長(zhǎng)期毒性[11]。高濃度（250 mg·L-1）、小粒徑（0.05 μm）聚苯乙烯微塑料對(duì)鹽生杜氏藻（Dunaliella salina）光合作用的抑制作用更強(qiáng)[5]。

微藻是海洋食物鏈底端的生產(chǎn)者，是全球氧氣的主要來(lái)源，對(duì)于維持海洋生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有重要作用[12]。棕囊藻屬（Phaeocystis）廣泛分布于從熱帶到兩極的廣大海區(qū)，可因近海富營(yíng)養(yǎng)化而引發(fā)大規(guī)模有害赤潮。近年來(lái)，球形棕囊藻（Phaeocystisglobosa）赤潮的暴發(fā)規(guī)模和持續(xù)時(shí)間明顯增加，對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響。本研究在聚苯乙烯微塑料存在條件下，分析球形棕囊藻單細(xì)胞數(shù)量、群體數(shù)量和形態(tài)等的生理響應(yīng)，探討聚苯乙烯微塑料對(duì)其生長(zhǎng)和生活史形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響，為全面深入了解球形棕囊藻形成種群優(yōu)勢(shì)提供基礎(chǔ)資料，為海洋生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)，也為微塑料的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

球形棕囊藻采自廣西北部灣海域，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室分離、純化后保存于4 ℃冰箱。

小粒徑聚苯乙烯塑料微球（直徑0.1、1.0 μm）、大粒徑聚苯乙烯塑料微球（直徑10.0、100.0、1 000.0 μm），購(gòu)自天津市倍思樂(lè)色譜技術(shù)開(kāi)發(fā)中心。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 球形棕囊藻的培養(yǎng) 以f/2培養(yǎng)基[13]為培養(yǎng)介質(zhì)。取棕囊藻藻液（單細(xì)胞樣品），過(guò)10 μm篩絹，加入培養(yǎng)基中，藻單細(xì)胞初始密度為2 000 mL-1。再加入直徑分別為0.1、1.0、10.0、100.0、1 000.0 μm 的聚苯乙烯塑料微球，起始質(zhì)量濃度均為1 mg·L-1。培養(yǎng)基、藻液及塑料微球的總體積為800 mL。對(duì)照組不加聚苯乙烯塑料微球，培養(yǎng)基及藻液的總體積為800 mL。各組均設(shè)置3 個(gè)平行組。置于培養(yǎng)箱中擴(kuò)大培養(yǎng)30 d，培養(yǎng)條件為溫度20°C，鹽度30，照度2 000 lx，光暗比為12 h∶12 h。每3 d取樣1次。

1.2.2 球形棕囊藻生長(zhǎng)變化分析 取1 mL藻液置于24 孔培養(yǎng)板中，在倒置顯微鏡下進(jìn)行球形棕囊藻游離單細(xì)胞、囊體細(xì)胞計(jì)數(shù)，統(tǒng)計(jì)游離單細(xì)胞、囊體數(shù)量，測(cè)量囊體直徑[14-15]。計(jì)算游離單細(xì)胞及囊體的抑制率（PI，%）或增長(zhǎng)率（PG，%）。

RPI=1-N/N0。其中，RPI為抑制率。N0為對(duì)照組棕囊藻單細(xì)胞密度或囊體數(shù)量；N為實(shí)驗(yàn)組球形棕囊藻單細(xì)胞密度或囊體數(shù)量。

RPG=1-N/N0。其中，RPG為增長(zhǎng)率，N0為對(duì)照組棕囊藻囊體直徑或囊體細(xì)胞密度；N為實(shí)驗(yàn)組球形棕囊藻囊體直徑或囊體細(xì)胞密度。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。采用單因素方差分析法進(jìn)行差異顯著性分析，P＜0.05 時(shí)數(shù)據(jù)間有顯著差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 微塑料對(duì)球形棕囊藻游離單細(xì)胞密度的影響

由圖1可見(jiàn)，隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，對(duì)照組單細(xì)胞數(shù)量逐漸增長(zhǎng)。培養(yǎng)至3 d 時(shí)，游離單細(xì)胞密度為3.55×103mL-1。隨后游離單細(xì)胞密度不斷增加，在30 d 達(dá)到最高值（126.75×103mL-1）。微塑料存在下，各組游離單細(xì)胞密度最高值出現(xiàn)在24 d（1.0 μm組）、27 d（10.0 μm 組、100.0 μm 組）及30 d（0.1 μm組、1 000.0 μm 組），表明微塑料的存在，對(duì)游離單細(xì)胞的生長(zhǎng)周期有一定擾動(dòng)。

圖1 球形棕囊藻游離單細(xì)胞的生長(zhǎng)曲線(xiàn)Fig.1 Growth curve of solitary cell of Phaeocystis globosa

另一方面，不同粒徑微塑料存在下，在整個(gè)培養(yǎng)周期，實(shí)驗(yàn)組游離單細(xì)胞密度均顯著低于對(duì)照組（P＜0.05，圖1），表明微塑料的存在對(duì)球形棕囊藻游離單細(xì)胞的生長(zhǎng)有明顯抑制作用。

從圖2可見(jiàn)，在微塑料存在的條件下，游離單細(xì)胞的生長(zhǎng)受到不同程度的抑制。對(duì)于小粒徑微塑料，0.1 μm 組的抑制率最高為93.0%（12 d），最低為34.2%（6 d）；1.0 μm組的抑制率最高為86.0%（15 d），最低為-2.92%（9 d）。對(duì)于大粒徑微塑料，10.0 μm組的抑制率最低為49.35%（6 d），自12 d 時(shí)起，抑制率均在90%以上，最高為99.3%（18 d）；100.0 μm 組的抑制率最低為33.5%（24 d），最高為95.3%（12 d）；1 000.0 μm 組的抑制率最低為28.8%（6 d），最高為99.2%（21 d），且在12～27 d，其抑制率均大于90.0%。這表明大粒徑微塑料總體上對(duì)球形棕囊藻游離單細(xì)胞生長(zhǎng)的抑制作用較強(qiáng)。

圖2 不同粒徑微塑料對(duì)球形棕囊藻游離單細(xì)胞生長(zhǎng)的抑制率Fig.2 Inhibition rate of microplastics in different diameters on the growth of solitary cell of Phaeocystis globosa

2.2 微塑料對(duì)球形棕囊藻囊體數(shù)量的影響

從表1可見(jiàn)，培養(yǎng)6 d時(shí)對(duì)照組形成囊體，密度為92 mL-1，之后囊體數(shù)量逐漸增加，在15 d時(shí)囊體數(shù)量達(dá)最高值（密度為462 mL-1）。繼續(xù)培養(yǎng)，則囊體數(shù)量又開(kāi)始逐漸減少，在30 d時(shí)密度降至99 mL-1。

表1 不同粒徑微塑料存在條件下球形棕囊藻囊體數(shù)量的變化Table 1 Changes in the number of colony of Phaeocystis globosa under condition of microplastics of different sizes mL-1

加入不同粒徑的微塑料后，球形棕囊藻囊體出現(xiàn)的時(shí)間及數(shù)量變化不一致：加入小粒徑（0.1、1.0 μm）微塑料后，囊體出現(xiàn)的時(shí)間與對(duì)照組相同（6 d）；但在10.0、100.0、1 000.0 μm 大粒徑微塑料存在下，囊體出現(xiàn)時(shí)間分別為9 d（1 mL-1）、9 d（3 mL-1）、15 d（1 mL-1），表明大粒徑微塑料對(duì)球形棕囊藻囊體的形成起延遲作用。

此外，在6 d 時(shí)形成囊體后，除27 d 外，實(shí)驗(yàn)組囊體數(shù)量均顯著少于對(duì)照組（P＜0.05，表1）。0.1μm 組 及1.0 μm 組囊體 數(shù)量最 高值分別為207 mL-1、209 mL-1，為對(duì)照 組最高 值的44.76%、45.20%。而直徑10.0 μm 及以上的塑料微球存在的情況下，幾乎可完全抑制囊體的形成（囊體數(shù)量最高值僅為8 mL-1）。表明微塑料對(duì)球形棕囊藻囊體的形成有明顯抑制作用。

從圖3 可見(jiàn)，不同粒徑微塑料對(duì)囊體數(shù)量均有抑制作用。0.1 μm 組及1.0 μm 組的抑制率，最高值分別為68.7%（9 d）和64.6%（12 d）。而在大粒徑的10.0 μm組、100.0 μm組及1000.0 μm組，對(duì)囊體形成的抑制率均在94.0%以上。表明大粒徑微塑料對(duì)囊體形成的抑制作用大于小粒徑微塑料。

圖3 不同粒徑微塑料對(duì)球形棕囊藻囊體生長(zhǎng)的抑制率Fig.3 Inhibition rate of microplastics in different particle sizes on the growth of Phaeocystis globosa colony

2.3 微塑料對(duì)球形棕囊藻囊體直徑的影響

由圖4可見(jiàn)，正常培養(yǎng)條件下，對(duì)照組球形棕囊藻囊體在6 d時(shí)出現(xiàn)，平均直徑為90.72 μm。隨后囊體直徑隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加而增大，到18 d 時(shí)達(dá)到最高值（349.45 μm），之后開(kāi)始減小，在30 d 時(shí)達(dá)到最低值（73.26 μm）。微塑料存在下，形成囊體后，囊體直徑同樣隨著時(shí)間的增加而增大，但在12 d 時(shí)，0.1 μm 組、1.0 μm 組、100.0 μm 組囊體直徑已大于對(duì)照組；而從18 d 開(kāi)始，所有實(shí)驗(yàn)組囊體直徑均大于對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組差異顯著（P＜0.05）。表明微塑料對(duì)球形棕囊藻囊體直徑的增大有較強(qiáng)的促進(jìn)作用。

圖4 不同粒徑微塑料存在條件下球形棕囊藻囊體直徑的變化Fig.4 Changes of the diameter of Phaeocystis globosa colony under condition of microplastics of different sizes

由表2 可見(jiàn)，0.1 μm 組、1.0 μm 組在囊體形成初期（6～9 d）對(duì)囊體直徑有抑制作用，6 d 時(shí)增長(zhǎng)率分別為-37.7%、-38.8%，9 d時(shí)增長(zhǎng)率分別為-11.5%、-9.8%；而從12 d 開(kāi)始則變?yōu)榇龠M(jìn)囊體直徑的增大，0.1 μm組增長(zhǎng)率最高為849.1%（30 d），1.0 μm組增長(zhǎng)率最高為898.4%（27 d）。大粒徑微塑料（10.0、100.0、1 000.0 μm）組對(duì)囊體直徑的作用與小粒徑組類(lèi)似，但在囊體形成后期，對(duì)囊體直徑增大的促進(jìn)作用更加明顯，囊體直徑增長(zhǎng)率最高分別達(dá)到2 633.4%（30 d）、2 515.1%（27 d）及1 868.2%（27 d）。表明大粒徑微塑料（10.0、100.0、1 000.0 μm）對(duì)囊體直徑的影響比小粒徑微塑料（0.1、1.0 μm）更加明顯。

表2 不同粒徑微塑料對(duì)球形棕囊藻囊體直徑增長(zhǎng)率的影響Tab粒le 徑2 Effect of microplastics in different particle size on growth rate of Phaeocystis globosa colony diameter %

2.4 微塑料對(duì)球形棕囊藻囊體細(xì)胞密度的影響

在培養(yǎng)液內(nèi)自然生長(zhǎng)的條件下，球形棕囊藻在6 d 時(shí)產(chǎn)生囊體，囊體細(xì)胞密度為9.91×103mL-1，小于同時(shí)期的游離單細(xì)胞密度（17.67×103mL-1）。隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，囊體細(xì)胞密度也逐漸增多，在15 d 時(shí)達(dá)到最高值（135.94×103mL-1）。隨后囊體細(xì)胞密度開(kāi)始減少，在30 d 時(shí)達(dá)到最低值（1.39×103mL-1）（圖5）。

圖5 球形棕囊藻囊體細(xì)胞的生長(zhǎng)曲線(xiàn)Fig.5 Growth curve of colonial cell of Phaeocystis globosa

加入不同粒徑的微塑料后，除27 d、30 d 外，實(shí)驗(yàn)組囊體細(xì)胞密度與對(duì)照組均差異顯著（P＜0.05，圖5）。加入小粒徑微塑料（0.1 μm、1.0 μm）后，前期（3～15 d）棕囊藻生長(zhǎng)周期與對(duì)照組類(lèi)似，囊體細(xì)胞密度逐漸增加，但從15 d 時(shí)開(kāi)始，囊體細(xì)胞密度均大于對(duì)照組，且此后呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，直至27 d 時(shí)達(dá)最高值（分別為766.63×103、826.92×103mL-1），其最高值分別為對(duì)照組最高值的564%、608%。加入大粒徑的微塑料（10.0、100.0、1 000.0 μm）后，其生長(zhǎng)周期延遲，但囊體細(xì)胞密度也呈上升趨勢(shì)，在21 d 時(shí)已高于對(duì)照組，且均在24 d 時(shí)達(dá)到最高值（分別為251.84×103、281.01×103、162.18×103mL-1），最高值分別為對(duì)照組最高值的185%、207%、119%。

由表3 可見(jiàn)，所有實(shí)驗(yàn)組在囊體形成初期對(duì)囊體細(xì)胞的生長(zhǎng)均有抑制作用，0.1、1.0、10.0、100.0、1 000.0 μm組單細(xì)胞密度增長(zhǎng)率分別為-79.2%（6 d）、-75.8%（6 d）、-99.8%（9 d）、-99.5%（9 d）、-97.7%（15 d）。隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，微塑料對(duì)囊體細(xì)胞生長(zhǎng)的影響開(kāi)始變?yōu)榇龠M(jìn)單細(xì)胞密度的增加，小粒徑微塑料的影響尤為明顯，至30 d，單細(xì)胞密度增長(zhǎng)率已變?yōu)?2 249.4%（0.1 μm 組）、47 666.3%（1.0 μm組）。而大粒徑微塑料對(duì)單細(xì)胞密度的影響相對(duì)較小，在30 d的增長(zhǎng)率分別為：9 026.9%（10.0 μm 組）、6 706.6%（100 μm組）、869.0%（1 000.0 μm組）。表明小粒徑微塑料（0.1、1.0 μm）對(duì)囊體細(xì)胞生長(zhǎng)的影響比大粒徑微塑料（10.0、100.0、1 000.0 μm）更加明顯。

表3 不同粒徑微塑料對(duì)球形棕囊藻囊體細(xì)胞密度增長(zhǎng)率的影響Table 3 Effect of microplastics in different particle size on growth rate of colonial cell density of Phaeocystis globosa %

3 討論

3.1 微塑料對(duì)球形棕囊藻游離單細(xì)胞生長(zhǎng)的影響

本研究中，在培養(yǎng)初期，微塑料抑制球形棕囊藻單細(xì)胞生長(zhǎng)，主要原因可能是遮光效應(yīng)。溫度、鹽度、營(yíng)養(yǎng)鹽和光照是影響球形棕囊藻生長(zhǎng)的重要物理因素[16]，在溫度、鹽度、營(yíng)養(yǎng)鹽一定的條件下，藻細(xì)胞的生長(zhǎng)主要受光照限制。本研究中使用的f/2培養(yǎng)基由天然海水配置，含有Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Cl－、SO42－等多種離子[17]，聚苯乙烯微塑料可能會(huì)吸附這些離子而帶電[18]。藻細(xì)胞壁上分布有大量羧基、胺基、羥基等帶電官能團(tuán)[19]，帶電的塑料微球通過(guò)與此類(lèi)官能團(tuán)相結(jié)合而吸附于細(xì)胞表面，阻礙葉綠體對(duì)光的吸收，從而產(chǎn)生遮光效應(yīng)，抑制細(xì)胞生長(zhǎng)。塑料微球的粒徑越大，遮光效應(yīng)越強(qiáng)，因而對(duì)球形棕囊藻單細(xì)胞生長(zhǎng)的抑制作用越明顯。

此外，有研究表明，當(dāng)微塑料和藻細(xì)胞接觸時(shí)，可能會(huì)堵塞藻細(xì)胞氣孔，降低養(yǎng)分和氣體交換[20]，從而抑制藻的生長(zhǎng)；小粒徑的微塑料還可能通過(guò)氣孔進(jìn)入藻細(xì)胞內(nèi)部引起細(xì)胞機(jī)械損傷，引發(fā)部分細(xì)胞器的應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞代謝紊亂，從而抑制藻細(xì)胞生長(zhǎng)。微塑料粒徑越小，越易造成氣孔堵塞或更易進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，引起細(xì)胞機(jī)械損傷、降低養(yǎng)分和氣體交換，從而對(duì)藻生長(zhǎng)的抑制作用越強(qiáng)[10]。但在本研究中，大粒徑的塑料微球?qū)η蛐巫啬以鍐渭?xì)胞的生長(zhǎng)抑制作用反而更顯著，其原因可能是培養(yǎng)初期，遮光效應(yīng)使得游離單細(xì)胞密度減少；隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，因塑料微球的存在，球形棕囊藻會(huì)啟動(dòng)防御機(jī)制，形成較大直徑的囊體來(lái)自我保護(hù)，這一過(guò)程需要大量單細(xì)胞參與，從而導(dǎo)致游離單細(xì)胞密度更小。

3.2 微塑料對(duì)球形棕囊藻囊體數(shù)量和囊體直徑的影響

球形棕囊藻主要以囊體形態(tài)形成赤潮，由單細(xì)胞向囊體形態(tài)的轉(zhuǎn)變是赤潮暴發(fā)的關(guān)鍵。李杰等[21]研究表明，不同溫度、營(yíng)養(yǎng)充氣攪動(dòng)、攝食壓力、初始密度條件下囊體形成所需的游離單細(xì)胞密度不一致，但均達(dá)到104mL-1的數(shù)量級(jí)，推測(cè)球形棕囊藻囊體形成的前提是游離單細(xì)胞達(dá)到一定密度閾值，游離單細(xì)胞在高密度情況下更易形成囊體。本研究中，微塑料在培養(yǎng)初期抑制了球形棕囊藻游離單細(xì)胞的生長(zhǎng)，使游離單細(xì)胞數(shù)量大幅減少，因而達(dá)到成囊所需單細(xì)胞密度的時(shí)間也有所延遲，導(dǎo)致形成囊體的時(shí)間滯后。大粒徑微塑料對(duì)單細(xì)胞的抑制作用大于小粒徑微塑料，因而囊體形成的時(shí)間更加滯后；同時(shí)，在大粒徑微塑料的脅迫下，形成的囊體直徑更大，需要的單細(xì)胞數(shù)量則更多，因而囊體數(shù)量更少。

本研究表明，微塑料對(duì)球形棕囊藻直徑的增大有較強(qiáng)的促進(jìn)作用，在囊體形成后期，大粒徑微塑料對(duì)囊體直徑增大的促進(jìn)作用比小粒徑微塑料更加明顯。促進(jìn)作用的原因和機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

3.3 微塑料對(duì)球形棕囊藻囊體細(xì)胞密度的影響

囊體是球形棕囊藻赤潮暴發(fā)期間的優(yōu)勢(shì)形態(tài)，游離單細(xì)胞偶有發(fā)現(xiàn)甚至完全消失[22-23]。本研究中，在形成囊體后，實(shí)驗(yàn)組中囊體細(xì)胞密度占比均遠(yuǎn)高于游離單細(xì)胞密度，與自然海區(qū)中球形棕囊藻暴發(fā)時(shí)的情形一致。楊華釗等[24]研究發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)室條件下，球形棕囊藻形成囊體后，僅不到15%的細(xì)胞以囊體細(xì)胞形態(tài)存在，在實(shí)驗(yàn)初期和末期甚至低于5%，游離單細(xì)胞成為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)形態(tài)，其原因在于室內(nèi)培養(yǎng)的該藻缺乏攝食壓力的脅迫[15]，可能將用于囊體構(gòu)建的能量轉(zhuǎn)而投入單細(xì)胞的生長(zhǎng)，因而非囊體成為優(yōu)勢(shì)形態(tài)。本研究中，微塑料通過(guò)遮光效應(yīng)及細(xì)胞損傷效應(yīng)抑制單細(xì)胞的生長(zhǎng)，球形棕囊藻啟動(dòng)防御機(jī)制，大量單細(xì)胞團(tuán)聚形成囊體，抵御外界環(huán)境脅迫，因而囊體細(xì)胞密度遠(yuǎn)高于游離單細(xì)胞密度，囊體成為優(yōu)勢(shì)形態(tài)，與自然海區(qū)的現(xiàn)象類(lèi)似。

本研究中，所有實(shí)驗(yàn)組微塑料在囊體形成初期對(duì)囊體細(xì)胞的生長(zhǎng)均有抑制作用，這因?yàn)槲⑺芰峡梢种颇殷w形成，減少囊體數(shù)量，囊體內(nèi)細(xì)胞總數(shù)也隨之減少，使得囊體細(xì)胞密度降低（囊體細(xì)胞密度為單位體積培養(yǎng)液內(nèi)囊體細(xì)胞的數(shù)量）。隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，微塑料對(duì)囊體細(xì)胞生長(zhǎng)的影響變?yōu)榇龠M(jìn)囊體單細(xì)胞密度的增加。這可能源于球形棕囊藻的防御機(jī)制。形成囊體后，由于微塑料的脅迫作用，使得球形棕囊藻將能量用于囊體構(gòu)建，囊體細(xì)胞快速生長(zhǎng)，因而囊體細(xì)胞密度增加。

在囊體形成后期（自21 d 起），所有實(shí)驗(yàn)組的囊體細(xì)胞密度均高于對(duì)照組，小粒徑微塑料組（0.1、1.0 μm）的囊體細(xì)胞密度遠(yuǎn)高于大粒徑微塑料組（10.0、100.0、1 000.0 μm）。其原因在于，大粒徑微塑料對(duì)于球形棕囊藻囊體數(shù)量的抑制作用較強(qiáng)，形成的囊體數(shù)量少，使得囊體內(nèi)細(xì)胞總數(shù)少，因而囊體細(xì)胞密度小。而小粒徑微塑料組囊體數(shù)量遠(yuǎn)高于大粒徑微塑料組，因而其囊體細(xì)胞密度也明顯更高。因此，小粒徑微塑料對(duì)囊體細(xì)胞生長(zhǎng)的影響大于大粒徑微塑料。

3.4 微塑料與赤潮藻

海洋微塑料污染是全球性問(wèn)題，我國(guó)南海近岸海域已普遍受到微塑料污染。吳磊石等[25]研究發(fā)現(xiàn)，北部灣海域表層水體中微塑料的空間分布呈現(xiàn)近岸高、遠(yuǎn)岸低的特征，平均豐度為（0.56 ± 1.02）m-3，與其他海灣相比處于中等水平；粒徑1～2 mm的微塑料數(shù)量最多，占全部微塑料數(shù)量的30.4%；微塑料主要成分為聚苯乙烯、聚丙烯和聚乙烯，占比分別為59.8%、20.9%和17.6%。

球形棕囊藻是近年來(lái)我國(guó)南部沿海常見(jiàn)的赤潮藻，在微塑料污染普遍存在的北部灣海域，可能與微塑料發(fā)生大概率的相互作用。廣泛分布的微塑料可能會(huì)影響藻類(lèi)的生長(zhǎng)，繼而影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。因此，探究球形棕囊藻對(duì)微塑料的生理響應(yīng)以及微塑料對(duì)球形棕囊藻在游離單細(xì)胞與囊體之間的生活史轉(zhuǎn)換的影響，可為研究微塑料的海洋生態(tài)環(huán)境效應(yīng)提供新的信息。關(guān)于微塑料與赤潮藻相互作用的研究不多。孫炎等[10]發(fā)現(xiàn)，10 mg·L-1粒徑0.1 μm 的聚苯乙烯微塑料對(duì)我國(guó)東海海域常見(jiàn)的有害赤潮藻——東海原甲藻前期生長(zhǎng)的影響為先抑制、后促進(jìn)；聚苯乙烯微塑料會(huì)抑制處于穩(wěn)定期和衰退期東海原甲藻的生長(zhǎng)；微塑料粒徑越小、濃度越高，抑制作用越強(qiáng)；濃度的抑制效應(yīng)強(qiáng)于粒徑的抑制效應(yīng)。Zhao 等[26]的研究表明，納米級(jí)微塑料對(duì)米氏凱倫藻（Karenia mikimotoi）的生長(zhǎng)、氧化應(yīng)激和細(xì)胞微觀(guān)結(jié)構(gòu)有嚴(yán)重的負(fù)面影響。李宇佳[27]研究了聚苯乙烯（PS）、聚乙烯（PE）等5 種微塑料對(duì)鏈狀亞歷山大藻（Alexandrium catanella）生長(zhǎng)的抑制，發(fā)現(xiàn)微塑料對(duì)赤潮藻的毒性影響較為明顯，生長(zhǎng)抑制率為5%～40%；隨著微塑料濃度的增加，對(duì)微藻生長(zhǎng)的抑制作用均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。本研究中，微塑料對(duì)球形棕囊藻游離單細(xì)胞生長(zhǎng)、囊體形成亦有抑制作用，與文獻(xiàn)[26-27]結(jié)果一致；但本研究中大粒徑微塑料對(duì)球形棕囊藻游離單細(xì)胞生長(zhǎng)的抑制作用明顯大于小粒徑微塑料，而微塑料粒徑對(duì)東海原甲藻生長(zhǎng)的影響則是微塑料粒徑越小，抑制作用越強(qiáng)。與其他赤潮藻顯著不同，球形棕囊藻存在游離單細(xì)胞和囊體兩種截然不同的生活形態(tài)，并可在兩種形態(tài)間自由交替；其游離單細(xì)胞直徑一般為3～9 μm，而囊體的直徑可達(dá)毫米級(jí)別[23]。球形棕囊藻的這一特性可能是其對(duì)微塑料的響應(yīng)有別于其他赤潮藻的原因，這還有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

本研究探討微塑料污染對(duì)具有異形生活史的赤潮生物——球形棕囊藻生長(zhǎng)的影響，結(jié)果表明，聚苯乙烯塑料微球的存在，可抑制球形棕囊藻游離單細(xì)胞的生長(zhǎng)，延遲球形棕囊藻形成囊體的時(shí)間，大幅減少囊體數(shù)量，顯著增加囊體直徑，增加囊體細(xì)胞密度。大粒徑（10.0、100.0、1 000.0 μm）微塑料對(duì)游離單細(xì)胞的生長(zhǎng)、囊體數(shù)量、囊體直徑影響較大，而小粒徑（0.1、1.0 μm）微塑料則對(duì)囊體細(xì)胞的生長(zhǎng)起更加明顯的促進(jìn)作用。本研究有助于評(píng)估微塑料對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響，為微塑料的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究提供新視角，也為微塑料和致災(zāi)赤潮藻復(fù)合污染的生態(tài)效應(yīng)以及海洋生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)研究提供科學(xué)依據(jù)。