多环芳烃对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长及生理特性的影响

作     者：王秀翠 

作者单位：南京农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高彦征;朱雪竹

授予年度：2014年

学科分类：07[理学] 08[工学] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

主      题：铜绿微囊藻 多环芳烃 光合作用 抗氧化系统 生长竞争 

摘      要：目前,随着人类工业和农业活动的增加,湖泊水体有机污染问题日益严重。多环芳烃(PAHs)是水体环境中普遍存在的一类持久性有机污染物(POPs)。PAHs具有高生物积累、难降解、高残留等特性,易在生物体内累积,对水生生物造成影响,进而影响湖泊富营养化的发生,湖泊富营养化会导致蓝藻水华暴发,影响水体生态功能和水质安全。因此,水体中PAHs对富营养化的影响不容忽视。本研究选用水体中含量较高的萘、菲和芘为PAHs代表物,以蓝藻水华暴发中具有典型代表性的优势藻种—铜绿微囊藻为研究对象,从微囊藻细胞生长、光合作用和抗氧化系统等方面逐一探讨PAHs对微囊藻的毒性效应。主要研究结果如下：1.采用实验室培养铜绿微囊藻(***)的方法,研究了萘、菲和芘单一污染和复合污染对铜绿微囊藻生长及光合作用的影响。PAHs单一污染体系中,铜绿微囊藻细胞密度随着PAHs浓度的增加而降低,PAHs对铜绿微囊藻的生长抑制效应呈现明显的剂量相关性。菲对微囊藻的生长抑制作用高于萘和芘,且随着菲浓度的增加,抑制作用增强,0.486-5.24 mg.L-1浓度范围内,微囊藻细胞生长抑制率从26.1%升高至71.1%,叶绿素a含量和光合速率分别由对照组的18.2 fg·cell-1和0.51降至9.4fg·cell-1和0.17,铜绿微囊藻生长几乎完全受到抑制,光合作用显著降低。低剂量萘(0.05mg.L-1)和芘(0.0015 mg.L-1)对微囊藻生长有一定促进作用,表现了低浓度的兴奋效应。不同种类的PAHs对微囊藻的毒性不同。高浓度菲对铜绿微囊藻细胞造成不可逆的破坏作用,而随着时间的延长,微囊藻能从萘和芘的毒性中恢复并继续繁殖。萘、菲和芘复合污染对铜绿微囊藻的毒性大于单一污染,且随着暴露浓度的增加逐渐增强,复合污染对铜绿微囊藻细胞比生长速率、叶绿素a含量和光合速率的抑制率分别高达115.3%、74.2%和85.7%,均大于单一污染。2.采用实验室混合培养的方法,研究了单一PAH污染对铜绿微囊藻和小球藻竞争生长的影响。PAH单一污染体系中,铜绿微囊藻在与小球藻的竞争生长中均处于竞争优势,细胞密度和比生长速率均高于小球藻。混合培养中PAHs对微囊藻细胞的毒性作用低于微囊藻单一培养。混合培养中,较高浓度萘和芘对微囊藻的影响由单一培养时的生长抑制变为生长刺激,萘和芘浓度均为4.05 mg.L-1时,微囊藻细胞密度达到最大,分别比对照组高出32.4%和14.2%。菲暴露下,混合培养中铜绿微囊藻细胞比生长速率与单一培养时变化规律一致,也随着菲浓度的增加逐渐降低,最低值出现在5.24 mg·L-1暴露组,比生长速率为对照组的77.2%,细胞生长抑制率为22.8%,远低于单一培养时的生长抑制率71.1%,微囊藻细胞生长没有受到完全抑制。3.研究了单一PAH污染对铜绿微囊藻细胞抗氧化系统酶活性的影响。PAH单一污染体系中,3种PAHs对铜绿微囊藻细胞内抗氧化酶活性的影响程度不同。菲暴露组微囊藻细胞SOD、CAT酶活性均随着菲浓度的增加而降低,MDA含量则增加。菲浓度在0～5.24 mg·L-1范围内,SOD和CAT活性分别由8.71U·10-8cells和27.02U.10-10cells降至3.05 U·10-8cells和16.24 U·10-10cells, MDA含量由4.81 nmol·10-10cells增加至7.27nmol·10-10cells,微囊藻细胞受氧化损伤程度严重,细胞功能受到明显抑制。较低浓度萘和芘暴露显著刺激微囊藻细胞SOD、CAT活性,与对照相比,0.45mg·L-1萘暴露组SOD活性增加了95.6%,1.35 mg·L1露组CAT活性增加了61.4%;0.0015 mg·L-1芘暴露组SOD活性增加了29.3%,0.45 mg·L-1芘暴露组CAT活性增加了57.9%。萘和芘暴露组MDA含量与对照相比均无显著差异,对微囊藻细胞没有造成明显的氧化损伤。进一步说明了菲对微囊藻的毒性大于萘和芘,萘与芘暴露时微囊藻细胞氧化损伤程度较轻,随着时间的延长细胞能从萘和芘的毒性中恢复。