小球藻对重金属胁迫的响应研究
2019-10-21王兴娜王惠芬鹿小诗矫强
王兴娜 王惠芬 鹿小诗 矫强
摘 要：以小球藻为受试物，通过其生物量、叶绿素a含量、丙二醛含量、SOD活性等指标的变化，研究其在不同暴露时间对重金属（Cu2+、Zn2+、Cd2+）胁迫的响应。结果表明，相同浓度的重金属对小球藻的毒性强度顺序为Cu2+>Cd2+>Zn2+;低浓度的Cu2+对小球藻的抑制作用就十分明显;Cd2+浓度≤0.3mg/L时对小球藻的促进非常明显，能促进小球藻的光合作用;Zn2+浓度≤0.9mg/L对小球藻的正常生长影响不大。
关键词：小球藻;重金属;叶绿素a;MDA;SOD
文章编号： 1005-2690（2019）13-0023-04 中图分类号： X173 文献标志码： B
蛋白核小球藻属绿藻纲小球藻科，属于单细胞藻，常单生，也有多细胞聚集。小球藻细胞内的蛋白质、脂肪和碳水化合物含量都很高，又有多种维生素。此外，小球藻中还含有一种最重要的成分——小球藻促进生长因子（CGF），它具有诱发干扰素，激发人体防御、免疫组织中的巨噬细胞、T细胞和B细胞的作用，具有促进对以二噁英为代表污染环境的有害物质的解毒、排泄作用。小球藻中叶绿素的含量是螺旋藻的5～6倍，是自然界中叶绿素含量最高的。小球藻可食用和作为饵料，是一种高效的光合植物，以光合自养生长繁殖，分布极广。藻类能通过吸附和吸收机制清除水中重金属，因其成本低便于大规模养殖，已被成功用作废水处理的生物吸附介质，近年来，不少研究表明可以通过藻类细胞的损伤情况反应水体污染程度。根据重金属胁迫下小球藻生物量、叶绿素a含量、丙二醛含量、SOD酶活力的改变来反映小球藻对几种重金属胁迫的响应。
通过Cu2+、Zn2+、Cd2+等重金属对小球藻胁迫后的生理生化指标与未被胁迫的小球藻进行对比，了解小球藻对Cu2+、Zn2+、Cd2+等重金属的耐受范围，从侧面揭示重金属毒性作用，以期为小球藻抗重金属胁迫的研究提供可靠的参考数据，力求进一步为提高人们对水体中重金属污染的重视及治理提供材料。
1 材料、试剂与仪器
1.1 材料
1.1.1 试验藻种
蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）购于河南南华千牧生物科技有限公司。
1.1.2 藻种的培养
选用M-11培养基，接种量为1mL/150mL，光照强度3500Lx，温度为30℃，定期摇晃锥形瓶3次/d，保持藻细胞为悬浮状态，随机调换各个锥形瓶的位置保证光照充足。
2 方法
2.1 试验流程
在超净工作台内将10mL藻种接入盛有1500mL培养基的锥形瓶内，按照设置的条件培养48h，观察培养48h后的小球藻，挑选长势良好的小球藻，分装入250mL三角瓶中，每瓶装150mL。按设置好的浓度梯度接入灭过菌的重金属溶液，并继续培养，每隔24h测定生物量、叶绿素a、丙二醛含量和超氧化物歧化酶活性等指标，连续测定4次（24h、48h、72h、96h）。重金属浓度梯度如表1。
2.2 生物量的测定
从锥形瓶中取一定量的藻液，以蒸馏水为参比，用721分光光度计在680nm处测定吸光值，连续测定4次，根据小球藻的吸光值为纵坐标，以培养时间为横坐标作图，得到小球藻的生长曲线。
2.3 叶绿素a含量的测定
采用甲醇萃取法。取5mL试验所用藻液用医用低速离心机在3500r/min下离心10min，弃去一定量的上清液，加入相同体积90%（V/V）甲醇，混合均匀，于黑暗条件下萃取6～8h，用医用低速离心机在3500r/min下离心10min后取上清液，使用722型可见光分光光度计测定A665。
2.4 MDA含量和SOD活性的测定
采用硫代巴比妥酸法测定丙二醛（MDA）含量，采用氮蓝四唑法测定超氧化物歧化酶活力测定超氧化物歧化酶（SOD）活性。
3 结果与讨论
3.1 重金属对小球藻生长和增殖的影响
由图1得知，空白组小球藻长势最好，在96h时生物量达到最大;处理24h后，Cu2+浓度0.4mg/L以上的小球藻与空白组相比吸光值明显下降;在Cu2+胁迫24～48h各个浓度的小球藻生物量并无大变化，48h后低浓度的Cu2+胁迫下小球藻繁殖速率开始增长，但生物量还是低于空白组;Cu2+浓度为0.4mg/L、0.6mg/L、0.8mg/L胁迫下的小球藻生物量几乎为零。试验得知，小球藻对Cu2+较为敏感，在低浓度时便会受到抑制，当浓度升高抑制更为明显。Cu2+浓度达到0.4mg/L，胁迫48h后生物量接近零，浓度大于0.4mg/L时则完全受到抑制。
由图2得知，小球藻在各个浓度Zn2+胁迫24h后生物量十分接近，当Zn2+≤0.9mg/L胁迫下的小球藻长势总体上升，24～72h增长较为平缓，72h后增长速率最快，在96h时生物量达到顶峰;空白组或Zn2+浓度为0.3mg/L胁迫下的小球藻长势最好并且趋势十分接近;当Zn2+≥1.2mg/L脅迫下的小球藻前72h生物量略微下降，Zn2+浓度越大，抑制作用更明显，Zn2+为1.2mg/L胁迫下的小球藻72h后又开始缓慢增长。
