劉偉杰 ,吳孝情,鄢佳英,何 寧,陳 琪,段舜山* (.暨南大學(xué),水生生物研究中心,廣東 廣州 506；.環(huán)境保護(hù)部華南環(huán)境科學(xué)研究所,廣東 廣州 50655；.宜春學(xué)院,生命科學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院,江西 宜春 6000)

烷基酚聚氧乙烯醚(APEOs)是目前全球第二大類非離子表面活性劑,常用于洗滌劑、紡織、造紙、醫(yī)藥和化妝品行業(yè)中[1].APEOs產(chǎn)品中80%是壬基酚聚氧乙烯醚(NPEO),在廢水處理廠中NPEO被分解為壬基酚(NP),最終排放到江河、湖泊、海洋等水域生態(tài)系統(tǒng)中[2].而壬基酚具有極強(qiáng)的穩(wěn)定性和抗降解能力,使其在水域生態(tài)系統(tǒng)中能夠長期殘留[3].最近的十幾年中,在我國不同地區(qū)不同水域壬基酚均被頻繁檢出. 如青島膠州灣水域表面水和固體懸浮物中的存在量為20.2～269ng/L 和 17.2～77.5ng/L[4];黃河蘭州河段水體中壬基酚含量為 34.2～599ng/L[5];珠江入海口處水域水體中壬基酚含量為 233.04～3352.86ng/L[6].隨著壬基酚的廣泛應(yīng)用其對水域生態(tài)系統(tǒng)的威脅有可能日趨嚴(yán)重[7-8].

壬基酚是公認(rèn)的內(nèi)分泌干擾物,能夠模擬天然雌激素與雌激素受體相互作用,干擾水生動(dòng)物的內(nèi)分泌系統(tǒng),對生殖系統(tǒng)具有明顯負(fù)效應(yīng)[9].唐思等[10]的研究表明 NP對多刺裸腹溞(Moina Macrocopa)可產(chǎn)生毒性增強(qiáng)的代際效應(yīng),對其生長繁殖產(chǎn)生嚴(yán)重干擾;孫凱峰[11]研究指出壬基酚對枝角類浮游動(dòng)物具有很強(qiáng)的毒性效應(yīng),而微藻對壬基酚具有高富集效應(yīng);此外,壬基酚對魚類的生長發(fā)育、求偶行為[12]、性腺發(fā)育[13]及相關(guān)激素調(diào)控基因的表達(dá)都有不良影響[14];何寧等[15]認(rèn)為NP集生物毒性、內(nèi)分泌干擾性、存在持久性和生物積累性于一體,對水域生態(tài)系統(tǒng)和人類健康具有嚴(yán)重威脅.NP進(jìn)入水體后必將對浮游藻類產(chǎn)生影響,同時(shí)由于藻類對于污染物具有富集作用[16],能夠?qū)h(huán)境中殘留的NP進(jìn)行濃縮,經(jīng)攝食行為進(jìn)入食物網(wǎng)中各營養(yǎng)級生物體內(nèi)產(chǎn)生不良效應(yīng).

浮游植物在水域生態(tài)系統(tǒng)中具有十分重要的地位和作用,作為水域生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)者,其種類的多樣性和初級生產(chǎn)力會(huì)直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能及健康水平,常作為研究不同水體中污染物毒性效應(yīng)的指示生物[17].然而,關(guān)于壬基酚(NP)對于浮游藻類的毒性效應(yīng)方面的報(bào)道并不充足.Correa-Reyes等[18]報(bào)道了 NP對海洋微藻,球等鞭金藻 (Isochrysis galbana)的毒性效應(yīng),發(fā)現(xiàn)NP濃度在1mg/L時(shí)能夠完全抑制其光合效應(yīng);而 Gao等[19]研究發(fā)現(xiàn),普通小球藻(Chlorella vulgaris)對 NP具有較高的耐受性,在經(jīng)受1mg/L處理時(shí),整個(gè)抗氧化酶系均處于激活狀態(tài),含量及活性大幅升高,而四尾柵藻(Scenedesmus quadricauda)則表現(xiàn)為抑制效應(yīng).羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)是淡水水體中常見綠藻,對污染脅迫十分敏感,因此成為水生生態(tài)毒理研究的模式生物(ISO 8692-1989)[20].目前關(guān)于 NP暴露于羊角月牙藻的相關(guān)報(bào)道,只有 Gao等[21]曾在研究中指出羊角月牙藻在 NP暴露下過氧化氫酶(CAT)和還原型谷胱甘肽(GSH)的活性先升高后降低,最大光能轉(zhuǎn)化效率(Fv/Fm)逐漸下降,熱耗散(DI0/RC)小幅度上升.然而 NP暴露下,羊角月牙藻光系統(tǒng)各參數(shù)的響應(yīng)方面的了解仍不夠全面.因此本研究選取羊角月牙藻作為受試對象,了解其在 NP暴露處理下的生長情況、光合色素含量、抗氧化系統(tǒng)的響應(yīng)情況,并通過熒光誘導(dǎo)動(dòng)力學(xué)參數(shù)指標(biāo),進(jìn)一步探討壬基酚(NP)暴露對浮游植物的毒害效應(yīng)及影響.以期為進(jìn)一步了解 NP對浮游藻類的作用特點(diǎn)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)和研究基礎(chǔ),并為 NP在水域生態(tài)系統(tǒng)中的風(fēng)險(xiǎn)評估提供補(bǔ)充.

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

壬基酚(Nonyphonel,NP)為分析純,純度＞99%,購自 Sigma公司,配置高濃度母液所用的助溶劑為丙酮(廣州化學(xué)試劑廠).

受試藻種羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)為暨南大學(xué)水生生物研究中心藻種室提供.藻種于玻璃三角瓶中置于人工氣候光照培養(yǎng)箱中靜置培養(yǎng),培養(yǎng)溫度(23±1)℃,光照強(qiáng)度 80μmol/(m2·s),光暗周期 12h:12h,每日定期搖晃三角瓶 3次,并隨機(jī)改變?nèi)瞧课恢?實(shí)驗(yàn)周期開始前,經(jīng)過兩周時(shí)間對藻種活化及擴(kuò)大培養(yǎng),選取處于對數(shù)生長期的羊角月牙藻用于實(shí)驗(yàn).

1.2 生長實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

BG11培養(yǎng)基經(jīng)高壓蒸汽滅菌冷卻后,分裝于 150mL玻璃三角瓶中,每瓶 100mL.選取對數(shù)生長期羊角月牙藻(S.capricornutum)進(jìn)行接種,初始接種濃度為1.5×105cells/mL.NP的工作液由儲備液由培養(yǎng)基稀釋得到,根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)設(shè)置濃度梯度分別為:0.1,0.3,0.6,0.9,1.2mg/L.每個(gè)處理(含對照組)設(shè)置3個(gè)平行重復(fù),助溶劑丙酮添加量不高于0.1%.加入稀釋液混勻后置于原培養(yǎng)條件下96h,每 24h取樣,通過細(xì)胞計(jì)數(shù)繪制生長曲線并計(jì)算比生長速率(μ)[22].

比生長速率(μ)以羊角月牙藻細(xì)胞數(shù)均值為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),按照下面公式進(jìn)行計(jì)算:式中:Nt和N0分別為t(24h、48h、72h、96h)時(shí)刻和 t0(初始接種)時(shí)的藻細(xì)胞數(shù).在比生長率速率基礎(chǔ)上,采用概率單位-濃度對數(shù)法繪制曲線,根據(jù)線性回歸方程計(jì)算 96h的半數(shù)抑制濃度(EC50).

1.3 葉綠素測定

測定不同濃度處理下NP暴露對羊角月牙藻葉綠體色素含量的影響[23].取 10mL暴露處理96h后的羊角月牙藻藻液,經(jīng)高速冷凍離心機(jī)4℃,5000g離心15min,棄上清液,加入5mL抽提液(丙酮:乙醇=1:1),震蕩搖勻之后,4℃黑暗靜置24h后,同條件離心 15min,取上清液,用紫外-可見光分光光度計(jì)測定440nm,645nm,663nm波長下上清液的吸光值,以抽提液作為空白對照,參照以下公式計(jì)算葉綠素a(chl a),葉綠素b(chl b)和類胡蘿卜素(Car)含量(mg/L)[24]:

葉綠素a(chl a)=12.7OD663—2.69OD645

葉綠素b(chl b)= 22.9OD645—4.68OD663

類胡蘿卜素(Car)=4.7OD440—0.27(chl a+chl b)

1.4 葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的響應(yīng)研究

取 2mL藻液轉(zhuǎn)移至專用測量小瓶,于暗箱中暗適應(yīng) 30min后,利用植物效率儀(Handy PEA, Hansatech,英國)在室溫下進(jìn)行測定葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)參數(shù),由 3000μmol/(m2·s)的連續(xù)光誘導(dǎo),熒光信號記錄從 10μs開始,至 2s結(jié)束[23].葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)相關(guān)參數(shù)的意義及計(jì)算公式如表1.

表1 快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)參數(shù)Table 1 Parameters in the analysis of the O-J-I-P fluorescence transient

1.5 抗氧化酶活性的測定

超氧化物歧化酶(SOD)活性、過氧化氫酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量以及可溶性蛋白含量用南京建成公司相應(yīng)的試劑盒進(jìn)行測定.

1.6 統(tǒng)計(jì)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 Origin 8.0整理并制圖,統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 13.0,單因素方差分析(One way -ANOVA)中的多重比較(Duncan)來檢驗(yàn)各組之間差異的顯著性,P＜0.05為顯著性差異.

2 結(jié)果與討論

2.1 NP暴露對羊角月牙藻生長的影響

如表2所示,壬基酚對羊角月牙藻96h EC50為 0.979mg/L,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道,其風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(RI)＞1,屬于高毒性污染物[25].壬基酚暴露脅迫處理下,對羊角月牙藻的生長影響如圖1所示.初始的 24h暴露時(shí)期,壬基酚暴露對羊角月牙藻生長表現(xiàn)為抑制效應(yīng),處理組的藻細(xì)胞數(shù)較對照下降了27.3%～47.2%;48h暴露后,0.1mg/L處理組細(xì)胞密度略高于對照組(上升 4.1%),表現(xiàn)出一定程度的毒物興奮效應(yīng),其他濃度(≥0.3mg/L)壬基酚處理組的羊角月牙藻則表現(xiàn)為抑制效應(yīng),藻細(xì)胞數(shù)較對照下降了14.2%～44.2%;經(jīng)過72h和96h暴露處理后,除最低處理組外,其他濃度(≥0.3mg/L)壬基酚處理組的羊角月牙藻則始終表現(xiàn)為抑制效應(yīng),藻細(xì)胞數(shù)較對照組相比,分別下降了5.8%～35.3%和 8.9%～49.1%.由以上結(jié)果可見,壬基酚可影響羊角月牙藻細(xì)胞增殖,抑制種群的增長,具有潛在風(fēng)險(xiǎn).

表2 NP暴露處理對羊角月牙藻96h EC50Table 2 96h acute toxicity of NP on Selenastrum capricornutum

圖1 羊角月牙藻生長對NP暴露處理的響應(yīng)Fig.1 Growth response of S.capricornutum to NP treatments

雖然關(guān)于NP對微藻產(chǎn)生不良效應(yīng)相關(guān)報(bào)道并不十分完善,但可以確定微藻對毒性物質(zhì)有高度的種類特異性響應(yīng)[21].研究結(jié)果表明斜生柵藻(Scenedesmus obliquus)、四尾柵藻 (Scenedesmus quadricauda)、蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)、肥壯蹄形藻(Kirchneriella obesa)和月牙藻(Pseudokirchneriella subcapitata)等淡水種類綠藻的 96h EC50在 0.82 — 3.33mg/L[11],而中肋骨條藻(Skeletonema costatum)和旋鏈角毛藻(Chaetoceros curvisetus)的 96h EC50僅為0.13mg/L和 0.22mg/L[26],微小小環(huán)藻(Cyclotella caspia)的 96h-EC50也僅有 0.18mg/L[27].雖然 NP在環(huán)境中的檢出濃度一般在“μg/L”級以下水平,而對微藻產(chǎn)生產(chǎn)生干擾效應(yīng)的濃度在 100μg/L以上[18],造成急性毒性的濃度在 0.13～3.33mg/L,但是微藻對于環(huán)境中NP具有很強(qiáng)的富集積累能力, 能夠在短時(shí)間內(nèi)將環(huán)境中殘留的“μg/L”級以下水平的進(jìn)行 NP濃縮.研究表明球等鞭金藻(Isochrysis galbana)[18]、蛋白核小球藻 (Chlorella pyrenoidosa)[20]和團(tuán)集剛毛藻(Cladophora glomerata)[2]對 NP的富集系數(shù)(BCF)分別為6940,7393和10000,這意味著實(shí)際作用于微藻細(xì)胞的NP濃度已經(jīng)遠(yuǎn)高出最低效應(yīng)濃度(LOEC),并將通過食物鏈逐級傳遞放大,進(jìn)入高營養(yǎng)級生物甚至人類體內(nèi),產(chǎn)生不良效應(yīng).

2.2 NP暴露脅迫下羊角月牙藻的光合色素變化

如圖 2所示,NP暴露處理能夠影響羊角月牙藻體內(nèi)光合色素含量,與對照組相比,NP暴露處理在0.1mg/L時(shí),可誘導(dǎo)葉綠素a(chl a)和葉綠素b(chl b)含量下降7.1%和25.8%,類胡蘿卜素(Car)含量上升16%,其中chl b和Car變化程度顯著;隨著NP處理濃度的上升,0.3mg/L處理組葉綠素含量進(jìn)一步下降,chl a下降18.8%,chl b下降35.5%,Car含量再次顯著升高 26.5%,當(dāng)處理濃度達(dá)到0.6mg/L時(shí),羊角月牙藻葉綠素a(chl a)的含量也出現(xiàn)了明顯降低,降低程度為22.3%,此時(shí)Car含量又一次表現(xiàn)出顯著升高,較對照增加了 4倍以上;處理濃度增至 0.9mg/L時(shí),chl a含量再次顯著下降(31.3%),Car含量高于對照組4.5倍,由此可知,NP暴露處理對于羊角月牙藻的光合色素有著不良影響,能夠造成主要光合色素(葉綠素)含量下降,輔助色素(類胡蘿卜素)含量上升,說明這種脅迫對其光合作用性能已產(chǎn)生脅迫效應(yīng).

圖2 不同濃度NP暴露脅迫下羊角月牙藻葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的含量Fig.2 Contents of chl a, chl b and carotenoids of S.capricornutum after exposure in different NP concentrations treatments

2.3 NP脅迫對羊角月牙藻光系統(tǒng)II(PSII)的影響

圖 3顯示 NP可以使最大光能轉(zhuǎn)化效率(Fv/Fm)顯著下降,在1.2mg/L濃度下,Fv/Fm下降幅度最大,為對照組的 66.7%.這說明羊角月牙藻PSⅡ?qū)P暴露處理十分敏感,0.1mg/L濃度就可以造成最大光能轉(zhuǎn)化效率(Fv/Fm)的顯著下降,而 PSⅡ中光能轉(zhuǎn)化效率受損必將對羊角月牙藻的正常生長增殖產(chǎn)生不良影響.

圖3 不同濃度NP暴露處理下羊角月牙藻的最大光能轉(zhuǎn)化效率(Fv/Fm)Fig.3 Fv/Fm of S.capricornutum after exposure in different NP concentrations treatments

如圖4所示,0.1mg/L濃度NP處理組參數(shù)與對照組相比幾乎無差異;當(dāng)處理濃度達(dá)到0.3mg/L時(shí),ABS/RC(單位反應(yīng)中心吸收光能)顯著上升,DI0/RC(單位反應(yīng)中心耗散能量)、ET0/RC(單位反應(yīng)中心捕獲用于電子傳遞的能量)、TR0/RC(反應(yīng)中心用于還原 QA 的能量)也隨之升高,整體來看,雖然單位反應(yīng)中心吸收的光能大幅增加,但是耗散能量和消耗能量也隨之增加,光合效率降低,同時(shí)光合性能指數(shù)(PI)開始出現(xiàn)顯著下降;隨著處理濃度的升高,羊角月牙藻PSⅡ反應(yīng)中心活性在 0.6mg/L時(shí)達(dá)到峰值,反應(yīng)中心吸收的光能(ABS/RC)值達(dá)到最大值,反應(yīng)中心捕獲電子用于還原QA的能量ET0/RC和用于電子傳遞的能量TR0/RC也相應(yīng)上升,但PI依舊顯著降低,說明其 PSⅡ反應(yīng)中心已受到損傷;0.9mg/L濃度處理下,TR0/RC開始出現(xiàn)顯著下降,反應(yīng)中心用于其他電子受體的能量大幅增加;處理濃度增至1.2mg/L后,DI0/RC出現(xiàn)了顯著升高,這表明以熱能等其他形式進(jìn)行耗散的反應(yīng)中心吸收的光能比例大幅度上升.

Correa-Reyes等[18]認(rèn)為NP降低藻類的光合性能的可能途徑有兩條,一種是改變天線色素(antenna size)即chl a含量降低;另一種則是降低光能吸收效率或降低吸收光能的利用率,使其以熱能等方式耗散.在本研究中,在 NP暴露處理下chl a降低十分明顯,光合色素含量變化顯著,這與諸多報(bào)道結(jié)果相一致[11,22,29-30].光合色素(主要為chl a)含量下降,能夠減少藻細(xì)胞對光能的吸收及利用,光合作用效率降低必將影響到藻類的生長增殖.Fv/Fm(最大光能轉(zhuǎn)化效率)是衡量光合性能的主要參數(shù),也是直接表現(xiàn)微藻光合作用效率的重要指標(biāo)[31].本研究中,在NP作用下羊角月牙藻的 Fv/Fm 隨著處理濃度的增加而降低,說明NP能夠降低其光合性能,對其生長產(chǎn)生抑制.三角褐指藻 (Phaeodactylum tricornutum)在NP的脅迫下,光合性能出現(xiàn)顯著下降[22]. Srivastava等[33]認(rèn)為脅迫誘導(dǎo)下Fv/Fm的下降,是一種光系統(tǒng)在脅迫條件下的短期響應(yīng),可能是微藻在光能吸收與利用之間重新構(gòu)建的平衡關(guān)系,以使受到的損傷降到最低.通過葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)相關(guān)參數(shù),可以進(jìn)一步了解化學(xué)脅迫處理下,藻細(xì)胞光系統(tǒng)的響應(yīng)情況[34].相關(guān)研究指出,NP暴露處理小球藻(Chlorella vulgaris),可以引起光能吸收下降,ABS/RC參數(shù)降低,并認(rèn)為這是小球藻(Chlorella vulgaris)在脅迫條件下捕光復(fù)合物和光系統(tǒng)活性反應(yīng)中心之間短期內(nèi)形成的新的平衡,其研究結(jié)果也表明在 96h處理后,小球藻(Chlorella vulgaris)的各項(xiàng)測試指標(biāo)已恢復(fù)到正常水平[32].而在本研究中,羊角月牙藻在NP處理后,ABS/RC參數(shù)顯著上升,表明系統(tǒng)吸收的光能開始增加,但是光合性能(PI)并未出現(xiàn)顯著增高,反而在高濃度NP處理下顯著降低,同時(shí)DI0/RC表現(xiàn)出明顯增加,熱能等形式耗散的能量上升,這一點(diǎn)也正說明在 NP脅迫下,羊角月牙藻的捕光復(fù)合物與光系統(tǒng)活性反應(yīng)中心的連通性受損,造成吸收的光能并不能有效的進(jìn)行利用.王晶晶[29]的文獻(xiàn)報(bào)道中也對此現(xiàn)象表示相同的觀點(diǎn),同時(shí)指出雖然JIP測試能夠相對全面的了解NP脅迫下微藻細(xì)胞光系統(tǒng)性能參數(shù),但是由于光合作用的復(fù)雜性,污染物對微藻的毒性效應(yīng)具體進(jìn)程仍需要更深層次的研究.

圖4 NP處理后羊角月牙藻的各JIP-測定參數(shù)的響應(yīng)變化Fig.4 Changes of each selected JIP-test parameters in S.capricornutum after exposure in different NP concentrations treatments

2.4 NP暴露脅迫下羊角月牙藻膜的脂過氧化

NP處理脅迫下,會(huì)引起藻細(xì)胞膜系統(tǒng)的損傷,造成細(xì)胞膜脂過氧化,甚至破壞膜系統(tǒng)的完整性.丙二醛(MDA)是膜脂過氧化的產(chǎn)物之一,其含量可以說明藻細(xì)胞膜脂過氧化的程度[13].如圖 5所示,NP暴露脅迫誘導(dǎo)羊角月牙藻MDA含量增高,當(dāng)處理濃度為0.3mg/L,MDA含量增加到對照組的 2倍,達(dá)到顯著水平,當(dāng)處理濃度增至0.9mg/L和1.2mg/L時(shí),MDA含量再次顯著增加,分別達(dá)到對照組的3倍和5倍.這表明壬基酚濃度與藻細(xì)胞膜脂過氧化程度成正比,濃度越高膜質(zhì)損傷程度越強(qiáng),膜系統(tǒng)完整性受到破壞.

圖5 NP處理脅迫后羊角月牙藻的丙二醛含量Fig.5 Contents of MDA in S.capricornutum after exposure in different NP concentrations treatments

2.5 NP脅迫下羊角月牙藻SOD與CAT的響應(yīng)

圖6 NP對羊角月牙藻CAT和SOD活性的影響Fig.6 Effects of NP on activities of CAT and SOD in S.capricornutum after exposure in different NP concentrations treatments

如圖6所示,NP對羊角月牙藻細(xì)胞超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)的活性效應(yīng).NP濃度在0.3mg/L和0.5mg/L時(shí),羊角月牙藻的SOD酶活性上升了26% 和10%,誘導(dǎo)刺激效應(yīng)十分明顯,隨著處理濃度的升高,在高濃度(≥0.9mg/L)下,SOD 酶活性開始降低;濃度增至1.2mg/L時(shí),SOD明顯下降為對照組活性的68%.CAT變化趨勢與SOD基本相同,活性隨NP處理濃度的增加其活性先升高后降低.在0.1mg/L時(shí),CAT活性較對照組升高了 6.7%,在0.3mg/L時(shí),活性增加達(dá)到顯著程度,增長到對照組的 113%,而后隨著處理濃度的增加活性開始降低,在0.9mg/L時(shí)活性顯著下降,降低至對照組活性的88.7%,處理濃度增至1.12mg/L,降低程度到達(dá)對照組的75.3%,顯著性進(jìn)一步增加.綜上,羊角月牙藻體內(nèi)SOD和CAT對NP暴露處理表現(xiàn)出低濃度處理活性上升,高濃度脅迫活性降低的整體趨勢,相較而言,SOD活性波動(dòng)程度較 CAT的活性變化更加劇烈.

一般來說,當(dāng)藻細(xì)胞受到化學(xué)脅迫時(shí),其葉綠體和線粒體中的電子傳遞狀態(tài)會(huì)發(fā)生改變,胞內(nèi)的能量體系將形成一個(gè)暫時(shí)的新的平衡狀態(tài),在這個(gè)過程中將會(huì)產(chǎn)生對細(xì)胞造成氧化脅迫的活性氧(ROS),例如超氧化物、過氧化氫和超氧自由基等[34].針對這些活性氧物質(zhì),微藻自身的抗氧化系統(tǒng)能夠啟動(dòng)一系列抗氧化酶對其進(jìn)行清除,以維持細(xì)胞正常的代謝和生長增殖[37].在活性氧物質(zhì)的氧化脅迫下,藻細(xì)胞生物膜中的不飽和脂肪酸將形成脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物,丙二醛(MDA),其含量的高低可以大體反映膜質(zhì)過氧化損傷的程度[35].本研究結(jié)果中,MDA的含量隨著 NP處理濃度的增加而升高,說明羊角月牙藻細(xì)胞膜系統(tǒng)在NP脅迫下受到了損傷.目前來說,關(guān)于微藻體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)的研究表明,污染物脅迫下,CAT和SOD等抗氧化酶的活性會(huì)受到誘導(dǎo)激活,并表現(xiàn)出酶活性先增強(qiáng)后減弱的趨勢[36].在本研究中,兩者的活性也表現(xiàn)出隨著NP處理濃度升高而先激發(fā)后抑制的顯著趨勢.Wang[37]研究NP的毒性效應(yīng)時(shí),也得到了一致的結(jié)果,并指出,當(dāng)?shù)蛣┝康亩拘晕镔|(zhì)刺激藻細(xì)胞產(chǎn)生額外的活性氧物質(zhì),以此為底物的SOD瞬時(shí)受到誘導(dǎo)而活性迅速增加對其進(jìn)行猝滅,而當(dāng)毒性物質(zhì)劑量上升到其催化閾值,甚至超過最大催化能力時(shí),過量的活性氧將破壞酶結(jié)構(gòu),表現(xiàn)出活性下降.CAT在催化處理過氧化氫時(shí)也表現(xiàn)出同樣的趨勢.這同時(shí)也能夠說明 MDA含量在中高劑量表現(xiàn)出顯著差異的原因:中高劑量的 NP脅迫產(chǎn)生的活性氧接近或超過抗氧化酶系閾值后,無法減少 ROS的積累,造成膜質(zhì)過氧化程度進(jìn)一步加深.而不同種類的抗氧化酶系本身的閾值“因藻而異”,因此不同種類的微藻受到同種污染物脅迫時(shí),表現(xiàn)出不同的抗性或敏感性.

3 結(jié)論

3.1 壬基酚對羊角月牙藻的生長具有抑制作用,96h EC50為 0.979mg/L,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道,其風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(RI)＞1,屬于高毒性污染物,對于水生生物存在潛在威脅.

3.2 壬基酚對羊角月牙藻光合色素的含量及構(gòu)成具有顯著影響,能夠降低葉綠素含量,增加類胡蘿卜素合成;同時(shí)對光系統(tǒng)Ⅱ各參數(shù)產(chǎn)生顯著干擾,降低光能轉(zhuǎn)化效率,能量耗散增加.

3.3 壬基酚暴露處理能夠破壞羊角月牙藻膜系統(tǒng),并對抗氧化系統(tǒng)產(chǎn)生影響,超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)活性表現(xiàn)出隨著處理濃度增加而先升高后下降的趨勢.

綜上,壬基酚暴露處理對羊角月牙藻的生長、光合色素含量、光系統(tǒng)效率以及抗氧化酶生成均具有明顯的干擾作用.

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