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铜离子对小球藻生长的影响

2018-12-18宋旭辉王磊王瑞曾浩衡

科教导刊·电子版 2018年28期
关键词:小球藻

宋旭辉 王磊 王瑞 曾浩衡

摘 要 本实验将小球藻暴露在含不同浓度的Cu2+培养液中,观察生长情况,用概率单位对数图解法计算得到48h和96h的半抑制浓度即EC50值(48h: 0.2334 mg·L-1; 0.1743 mg·L-1)。结果表明,Cu2+对小球藻生长的抑制程度随着浓度和时间的增加而增强。

关键词 小球藻 Cu2+EC50

中图分类号:X171 文献标识码:A

0引言

金属污染是一直是我国重大环境问题之一。金属铜离子经各种途径进入水体后,藻类生物作为水生生态系统的初级生产者,便成了首要受害者。痕量的Cu是藻类新陈代谢过程中不可或缺的,但是一旦超过承受上限就会产生毒害作用,进而破坏水生生态系统的平衡。本文选用普通小球藻作為实验对象,探究不同浓度铜离子及不同暴露时间对小球藻生长的抑制情况,并通过概率单位对数图解法计算铜对小球藻的半抑制浓度(EC50)。研究结果希望为水质的监测和水污染评价提供有用信息。

1材料与方法

1.1实验材料

小球藻种购自中科院淡水藻种库;藻种的培养选用BG11培养基,具体配方参见中科院淡水藻种库的操作配方。CuSO4·5H2O(分析纯);恒温光照培养箱;紫外-可见分光光度计。

1.2实验方法

将小球藻置于新鲜无菌的的培养基中,在恒温25℃,光照强度4000lux,光暗比16h:8h的条件下,培养2~3d后达到对数生长期,期间定期摇晃,防止小球藻沉淀。然后反复转接到新鲜培养基2~3次,经检查小球藻生长健康且处于对数生长期后方可进行实验。

将上述小球藻接种到用培养基制备的Cu2+污染物中(浓度为0.02,0.05,0.1,0.25,0.5mg·L-1),对照组为纯培养基。在上述培养条件下,暴露48h和96后,用分光光度计测定648nm波长下的吸光度,计算小球藻浓度和反应率,最后通过概率单位法计算Cu2+对小球藻的EC50值(48h/96h)。

2结果与讨论

根据藻浓度(y)与吸光度(x)的线性回归方程:y (104 ml-1) =7662.2x+11.005 (r=0.993),计算实验组小球藻浓度及反应率(死亡率),结果见表1。根据经验概率单位(Y)与Cu2+浓度对数(X)的关系,建立一元线性回归方程:Y48h=-1.633X+3.967(r=0.987);Y96h=-0.7523X+4.4279 (r=0.936)。当经验概率单位为5时,计算得到48h-EC50(0.2334mg·L-1)和96h-EC50(0.1743mg·L-1)。EC50因其可以较好的反映重金属对生物细胞的代谢功能及生理状态的影响,常被用于指示重金属对生物生长的抑制作用。当Cu2+浓度>0.2334mg·L-1/0.1743mg·L-1时,48h/96h细胞死亡率>50%。同时,96h-EC50>48h-EC50,说明暴露时间越长对藻的抑制和毒害作用就越大。

实验表明,Cu2+浓度为0.02mg·L-1时,小球藻的生长开始受到抑制,说明该浓度已经超出小球藻生长所需的上限,产生了毒害作用,且随着Cu2+浓度的增大抑制率增加。研究表明,当藻类受到迫害时,细胞表面上的官能团(羧基、羰基、磺酸基、醇羟基)会和Cu2+发生络合反应,同时细胞内的谷胱甘肽、抗氧化物歧化酶以及其他相关的抗氧化酶被激活,保护细胞免受Cu2+胁迫带来的氧化损伤。即使如此,小球藻仍不能抵抗高浓度带来的细胞伤害,致使生长受到抑制乃至死亡。此外,还有研究证实,高浓度重金属会破坏叶绿体的结构,降低光合酶的活性、叶绿素含量和光合效率、抑制光合作用的进行,从而导致机体代谢紊乱。

3结论

暴露时间48h和96h,Cu2+对小球藻的EC50分别是0.2334 mg·L-1和0.1743mg·L-1。同时,Cu2+对小球藻生长的抑制程度随着浓度和暴露时间的增加而增强。

表1:Cu2+对小球藻毒性暴露的实验结果

参考文献

[1] Murphy,V&H.Hughes;&P.Mcloughlin.Cu;(II)binding by dried biomass of red,green and brown macroalga[J].Water Reaserch,2007,41(04):731-740.

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[3] 林琨,张鼎华.胁迫环境对植物光合作用的影响[J].安徽农业科学,2014, 42(31):10839-10840.

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