手性1-烷基-3-甲基咪唑酒石酸鹽離子液體對斜生柵藻的生態(tài)毒性研究.pdf

1、手性離子液體(CILs)是一種新型功能化離子液體，兼具手性材料和離子液體的特性，近年來成為研究的熱點(diǎn)。CILs可以作為催化劑、手性誘導(dǎo)劑和溶劑等，被廣泛應(yīng)用于不對稱合成、光譜分析、外消旋體拆分等領(lǐng)域。然而，CILs對環(huán)境的潛在風(fēng)險(xiǎn)也隨著CILs的大量使用而逐漸增加。目前，關(guān)于CILs的毒理研究還很缺乏。本文以斜生柵藻為測試生物，從對映體水平研究了手性1-烷基-3-甲基咪唑酒石酸鹽離子液體(RMIMT)對藻的急性毒性、光合作用、細(xì)胞結(jié)構(gòu)以

2、及氧化應(yīng)激等方面的影響;從而揭示RMIMT的毒性大小及毒理機(jī)制。
　　RMIMT對斜生柵藻急性毒性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:暴露時(shí)間一定時(shí)，RMIMT對斜生柵藻生長抑制率隨著處理濃度的增加而逐漸增大;隨著暴露時(shí)間的延長，低濃度處理組斜生柵藻生長抑制率逐漸降低，而高濃度處理組斜生柵藻生長抑制率逐漸增大，說明斜生柵藻對RMIMT具有一定的耐受能力;通過Logistic模型擬合結(jié)果可以得出，L-(+)-RMIMT對斜生柵藻的急性毒性大于D-(-)

3、-RMIMT，且急性毒性隨著陽離子側(cè)鏈烷基碳鏈長度的增加而增大，即毒性大小順序?yàn)镈eMIMT＞OMIMT＞HMIMT且L-(+)-RMIMT＞D-(-)-RMIMT;但是隨著陽離子碳鏈長度的增加其立體選擇性差異變得不明顯，說明陽離子在毒性作用中占主導(dǎo)地位。
　　暴露96h后，采用丙酮浸提法和葉綠素?zé)晒鈨x器測定了RMIMT對斜生柵藻光合作用系統(tǒng)的影響。其結(jié)果表明，RMIMT可導(dǎo)致斜生柵藻葉綠素a、葉綠素b及總?cè)~綠素含量的減少，光合作

4、用效率下降，從而降低了藻細(xì)胞生長速率;且RMIMT對斜生柵藻葉綠素含量的影響隨著濃度的增加而增大。RMMIM T對PSⅡ熒光參數(shù)(F0、Fv/Fm、Fv/F0)和快速光響應(yīng)曲線(Y(Ⅱ)、NPQ)均有顯著的影響，且呈現(xiàn)明顯的濃度-效應(yīng)關(guān)系。說明暴露于RMIMT中，導(dǎo)致斜生柵藻PSⅡ反應(yīng)中心失活或破壞。RMIMT對斜生柵藻光合系統(tǒng)的影響也存在明顯的手性對映選擇性，其D-(-)-RMIMT對斜生柵藻的影響明顯小于L-(+)-RMIMT;且R

5、MIMT對斜生柵藻光合系統(tǒng)的毒性作用隨著RMIMT陽離子碳鏈長度的增加而增大。
　　進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，RMIMT對細(xì)胞膜通透性和細(xì)胞結(jié)構(gòu)均會造成不同程度的影響。暴露于RMIMT中，藻細(xì)胞膜通透性明顯增加，并且隨著處理濃度不斷增加細(xì)胞膜通透性也逐漸增大;同時(shí)通過擬合發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞膜通透性與藻細(xì)胞生長抑制率有著良好的線性關(guān)系，說明RMIMT是通過改變細(xì)胞膜通透性進(jìn)入細(xì)胞，從而破壞細(xì)胞正常生理功能抑制藻細(xì)胞生長。隨著碳鏈長度的增加，RMIMT

6、對細(xì)胞膜通透性的影響逐漸增大。通過觀察細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，RMIMT會導(dǎo)致質(zhì)壁分離、葉綠體片層結(jié)構(gòu)模糊且含量減小、蛋白核與擬核破損等。并且其對細(xì)胞膜通透性以及超微結(jié)構(gòu)的影響均存在對映選擇性差異，這可能是導(dǎo)致RMIMT對斜生柵藻急性毒性存在手性差異的原因之一。
　　氧化脅迫是植物對環(huán)境變化的直接反應(yīng)，本文研究結(jié)果表明:在RMIMT的脅迫下，斜生柵藻產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)，藻細(xì)胞內(nèi)ROS含量顯著增加且存在劑量-效應(yīng)關(guān)系，并且ROS含量與細(xì)胞膜

7、通透性和生長抑制率存在良好的線性關(guān)系;同時(shí)體內(nèi)抗氧化體系激活，使得細(xì)胞內(nèi)SOD和CAT活性增大。隨著RMIMT濃度增加，藻細(xì)胞內(nèi)SOD和CAT活性呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢且在EC50濃度左右達(dá)到最大。表明RMIMT高濃度處理下，藻細(xì)胞內(nèi)ROS產(chǎn)生量過多并大量累積，從而破壞藻細(xì)胞內(nèi)生物大分子、細(xì)胞結(jié)構(gòu)等，引起代謝功能紊亂，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。RMIMT對藻細(xì)胞ROS含量和抗氧化酶活性的影響均存在顯著的手性選擇性差異，且影響程度L-(+)-RM