铜、锌对中肋骨条藻生态毒理研究*

闫 杰,陈 瑾,刘 凡,张兵之,b

(淮海工学院 a.海洋学院; b.江苏省海洋生物技术重点实验室,江苏 连云港 222005)

随着经济的发展,特别是沿海大开发活动的开展,工农业生产获得了迅猛的发展。但由于技术限制且管理措施不到位,污染物排放引起近岸环境不断恶化，这种现象也引起人们越来越多的重视。如何有效地监控或者高灵敏地反映污染物排放情况具有重要意义。本文通过研究铜、锌对中肋骨条藻的生态毒理影响从而反映海区环境中其变化情况，是对这一需求的有益尝试。

铜、锌离子在低浓度下是海洋有机体正常生理活动所必须的元素,然而当它们在有机体内累积超过某一阈值时,则会对有机体产生毒害作用。随着污染物的增加,河口区铜、锌离子有增加的趋势。

中肋骨条藻是河口区常见的富有种类,是广温广盐的典型代表。中肋骨条藻分布很广,从北极到赤道,从外海高盐水团至沿岸低盐水团以至半咸水中都有分布,尤以河口附近有时数量很大,我国近海常见。中肋骨条藻还是养殖贝类的饲料。河口港湾由于有机质的污染(富营养化),中肋骨条藻大量繁殖而形成赤潮。由于其具有广温广盐的特性,在其他海洋硅藻难以存活的恶化条件下,仍能生存并形成绝对优势。因此,其数量分布及生理因子变动可作为探讨水质污染物的生物性指标之一。

植物体在逆境胁迫下往往引起抗氧化酶系统活性的降低,使植物体内活性氧产生和清除间的动态平衡被打破,从而导致活性氧的大量产生并积累,活性氧进一步引起植物体的氧化伤害[1]。因此植物体内抗氧化酶活性的高低直接影响着植物体对逆境胁迫的适应能力或抵抗逆境胁迫伤害的能力。另外,酶促系统在生物尤其在植物的抗病和抗感染过程中同样起着重要的作用[2-3]。因此可以选择POD，CAT和 GSH-px作为衡量铜、锌对中肋骨条藻影响的生态毒理指标。

1 材料和方法

1.1 中肋骨条藻培养方法和条件

培养液采用f/2营养盐配方,培养温度(19±1)℃,以日光灯管照射作为光源,光照强度3 000 lx,光暗周期12 h:12 h。用于藻培养的三角瓶预先灭菌。将处于指数生长期的微藻接种在500 mL f/2培养液中,同时设3个平行样。

1.2 实验方法

藻类生长采用平板计数法;POD,CAT和GSH-px采用试剂盒法(南京建成生物工程公司)。

将待测藻液14 000 r/min离心,取沉淀的藻泥加入2 mL的磷酸缓冲液(0.05 mol/L,pH=7),在超声波破碎仪下破碎10 min,并在显微镜下观看确定细胞壁已破碎[4-5]。按照试剂盒推荐方法添加试剂,并在酶标仪上检测。

2 结果

2.1 铜、锌对中肋骨条藻生长的影响

2.1.1 铜对中肋骨条藻的生长影响 根据图1可知,随着铜离子浓度的增加,中肋骨条藻的生长受到明显的抑制,72 h时EC50<20 μmol/L。

图1 不同浓度铜对中肋骨条藻生长的影响

2.1.2 锌对中肋骨条藻生长的影响 根据图2可知,锌对中肋骨条藻的影响情况是,在低浓度下表现为促进,在高浓度下表现为抑制。

图2 不同浓度锌对中肋骨条藻生长的影响

2.2 铜、锌对中肋骨条藻酶的影响

2.2.1 不同浓度铜对中肋骨条藻酶的影响 由图3、图4和图5可知,随着铜浓度的升高,POD,CAT和GSH-px(单位U/mg，表示每mg酶蛋白所具有的酶活力)都升高,说明藻类处于逆境中的一种适应。当铜浓度>20 μmol/L时,由于藻类的死亡上述酶活减弱。POD和GSH-px的升高也说明高浓度的铜能够破坏中肋骨条藻的细胞结构。

图3 不同浓度铜处理下中肋骨条藻POD的变化

图4 不同浓度铜处理下中肋骨条藻CAT的变化

图5 不同浓度铜处理下中肋骨条藻GSH-px的变化

2.2.2 不同浓度锌对中肋骨条藻酶的影响 如果考虑到实验的误差,将20 μmol/L的锌对中肋骨条藻GSH-px的影响剔除。从图6和图8可以很明显地看出,当锌浓度较低时,POD和GSH-px的活力较低,说明此时系统处于顺境；随着锌浓度的增加,POD和GSH-px的活力增大,说明中肋骨条藻生存环境变差，通过酶系统清除逆境中产生的多余H+。从图7中可以知道，CAT的活力一直很高，可能是CAT酶较敏感，且一直处于较高负荷状态下，随着锌浓度进一步升高，中肋骨条藻开始死亡，CAT酶活开始下降，与生长状况对应良好。

图6 不同浓度锌处理下中肋骨条藻POD的变化

图7 不同浓度锌处理下中肋骨条藻CAT的变化

图8 不同浓度锌处理下中肋骨条藻GSH-px的变化

3 结论

(1) POD,CAT和GSH-px活力的变化趋势与中肋骨条藻的生长曲线相一致,能够反映藻类的生长状况。

(2) POD和CAT都表示出了当中肋骨条藻生长处于逆境时的防御机制,但是在中肋骨条藻中POD的变化更为明显,因而POD可以遴选为测量因子。

(3) 随着海水中铜、锌等污染物含量增加，中肋骨条藻的生物量呈规律性变化。故可选择中肋骨条藻作为反映水质污染状况的指示生物。

参考文献:

[1] D’ISCHIA M, CONSTANTINI C, PROTA G. Lipofuscin-like pigments by autoxidation of polyunsaturated fatty acids in the presence of amine neuritransmitters:the role of malondialdehyde[J]. Biochim Biophys Acta, 1996, 1290(3): 319-326.

[2] ELSTNER E F, KRAMER R. Role of the superoxide free radical ion in photosynthetic ascorbate oxidation and ascorbate-mediated photophos-phlrylation[J]. Biochem Biophys Acta, 1973, 314: 340-53.

[3] 王雅平,刘伊强,施磊,等.小麦对赤霉病抗性不同品种的SOD活性[J].植物生理学报,1993,19(4):353-358.

[4] 蔡恒江,唐学玺,张培玉,等.3种海洋赤潮微藻抗氧化酶活性对UV-B辐射增强的响应[J].中国海洋大学学报,2006,36(1):81-84.

[5] 张兵之,吴振斌,冯志华.轮叶黑藻、狐尾藻对双酚-A的降解研究[J].淮海工学院学报:自然科学版,2011,20(2):84-88.