重金屬脅迫對塔胞藻細胞密度及葉綠素熒光特性的影響

1、2011正No3重金屬脅迫對塔胞藻細胞密度及葉綠素熒光特性的影響王帥。梁英(1中國海洋大學海水養(yǎng)殖教育部重點實驗室，山東青島266003；2國家海洋局第一海洋研究所海洋生物活性物質(zhì)重點實驗室，山東青島266061)摘要：采用調(diào)制式葉綠素熒光儀測定了重金屬(Cu”、Zn、Cd)脅迫(24h、48h、72h和96h)對塔胞藻葉綠素熒光特性的影響。測定的主要參數(shù)有：PSII的原初光能轉化效率(F／F)、PSII的潛在活性(F／Fo)、PSII

2、的實際光能轉化效率(Yield)、相對表觀電子傳遞效率(rETR)、光化學淬滅(qP)和非光化學淬滅(NPQ)。研究結果表明，重金屬離子(Cu、Zn、Cd)脅迫下塔胞藻的葉綠素熒光參數(shù)F／FF／Fo、Yield、rETR和qP均明顯降低，并且隨著重金屬離子濃度的增加，脅迫時間的延長，下降幅度逐步增大；NPQ變化不規(guī)律；細胞密度和葉綠素相對含量也顯著降低。對3種重金屬離子的半抑制濃度(EC。。)的計算結果表明，3種重金屬毒性大小順序為Cu

3、Cd”Zn。關鍵詞：塔胞藻；重金屬脅迫；細胞密度；葉綠素熒光特性中圖分類號：Q94578文獻標識碼：A文章編號：1003—6482(2011)03—0008—13引言微藻在海洋生物中大約占4O86，具有很重要的生態(tài)價值[1]。從20世紀3O年代以來，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)迅速發(fā)展，大量污染物進人海洋環(huán)境，引起海水質(zhì)量嚴重惡化，尤其是重金屬污染，極為嚴重。由于重金屬污染的范圍廣，持續(xù)時間長，又不易在生物物質(zhì)循環(huán)和能量交換中分解，往往通過食物鏈的傳遞和

4、富集，最終危害人體健康。因此研究重金屬離子對海洋微藻的毒害作用，在此基礎上進行水污染生物監(jiān)測具有十分重要的意義。目前，人們一般通過測定微藻的細胞密度和葉綠素含量變化反映重金屬對其脅迫作用的影響，或通過生長半抑制濃度(EC。)或半致死濃度(LC。)等參數(shù)反映微藻對重金屬脅迫的敏感程度。]，一般測定其72h或96h的EC?；騆C。，但該方法存在耗時較長、微藻細胞的活與死較難區(qū)分的缺點。為了解決這個問題，某些學者嘗試采用葉綠素熒光技術來分析重

5、金屬對微藻的脅迫影響，并以某些熒光參數(shù)的半抑制濃度(EC。)來表示微藻受重金屬脅迫的程度。。葉綠素熒光分析技術是以光合作用理論作為基礎、利用葉綠素這一天然探針，研究和探測植物生理狀況和各種外界因子對其影響的新型植物活體測定和診斷技術，是一種快速、簡便、對細胞無損傷并且需要待測樣品量少的較為理想的方法[1引。但目前國內(nèi)應用此法開展的研究工作還遠遠不夠，利用葉綠素熒光法分析重金屬離子對塔胞藻影響的研究鮮有報道。塔胞藻營養(yǎng)豐富、生長迅速，是水

6、產(chǎn)動物的優(yōu)質(zhì)餌料。自張福綏r】采集分離獲得塔胞藻之后，該微藻一直廣泛應用于水產(chǎn)養(yǎng)殖基金項目：“十一五“國家科技支撐計劃(2006BAD069A03)資助第一作者簡介：王帥(1983一)，女，山東濟南人，實習研究員，主要從事微藻生理研究E—mail：wangshuai@rioorgcn通訊作者：梁英E—mail：yliang@OUCeduca收稿日期：20lO—O3—29ygOOm目陡Ld黽a、1yg沼湖O洋S海阻m10海洋湖沼通報照時達

7、到最大值。熒光參數(shù)與Zn抖濃度之間的相關關系見表2，由該表可以看出，上述熒光參數(shù)值與zn濃度均呈顯著的負相關關系，隨著Zn2濃度的增加而降低。脅迫時間對各熒光參數(shù)也有顯著影響(P005)，F(xiàn)v／Fm、F／Fo、Yield、rETR和qP隨著脅迫時間的延長而逐漸下降，NPQ先上升后下降。Cd濃度及脅迫時間對塔胞藻的主要熒光參數(shù)的影響見表1和圖3。表1的雙因子方差分析結果表明，Cd濃度、脅迫時間及二者的交互作用對塔胞藻各熒光參數(shù)均有顯著影響

8、(Po05)，其中Cd。濃度對F／F、F／F。、Yield、rETR和qP的影響最顯著，脅迫時間對NPQ的影響最顯著。SNK多重比較結果表明，F(xiàn)／F、F／F。、Yield和rETR在5O和100／~mol／L處理時為最大值。熒光參數(shù)與Cd。濃度之間的相關關系見表2，由該表可以看出，上述熒光參數(shù)值與Cd濃度均呈顯著的負相關關系，隨著Cd濃度的增加而降低。脅迫時間對塔胞藻各熒光參數(shù)也有顯著影響(P005)，隨著脅迫時間的延長，F(xiàn)／F、F／F

9、。、NPQ先上升后下降，Yield、rETR和qP則逐漸下降。塔胞藻的主要熒光參數(shù)(F／F、F／F。、Yield及rETR)以及葉綠素相對含量與細胞密度之間的相關關系見表3。該表結果表明，熒光參數(shù)與細胞密度的相關性與脅迫時間有關，在Cu(48~72h)脅迫下，塔胞藻的F／FF／F。、Yield和rETR與細胞密度均呈顯著的正相關關系。在Zn抖、Cd。(24～96h)脅迫下，F(xiàn)／F、F／F。與細胞密度呈顯著的正相關關系。特別是在Cu抖、Z

10、n抖、Cd。(24～96h)脅迫下，塔胞藻的葉綠素相對含量與細胞密度呈極顯著的正相關關系。22重金屬脅迫對塔胞藻細胞密度的影響表1和圖(1—3)給出了重金屬離子(Cu抖、Zn抖、Cd)濃度及脅迫時間對塔胞藻細胞密度的影響。雙因子方差分析結果(見表1)表明，重金屬離子濃度、脅迫時間及二者之間的交互作用，對塔胞藻的細胞密度均具有顯著影響(P005)，其中Cu抖、Cd抖脅迫下重金屬離子濃度的影響最顯著，而Zn脅迫下脅迫時間的影響最顯著。塔胞藻

11、的細胞密度與重金屬離子濃度之間的相關關系見表2，由該表可以看出，僅在Cd(24～96h)脅迫下，塔胞藻的細胞密度與3種重金屬離子濃度均呈顯著的負相關，隨著濃度的增大，上述參數(shù)逐漸下降。脅迫時間對其細胞密度也有顯著影響(P005)，隨著脅迫時間的延長，細胞密度下降的幅度(與對照組相比)逐步增大，在Cu抖、Zn抖、Cd的最大濃度下脅迫96h后，藻細胞密度分別下降為對照組的6279／6，379，341。23重金屬脅迫對塔胞藻葉綠素相對含量的影

12、響表l和圖(1—3)給出了重金屬離子(Cu計、Zn件、Cd抖)濃度及脅迫時間對塔胞藻葉綠素相對含量的影響。雙因子方差分析結果(見表1)表明，重金屬離子濃度、脅迫時間及二者之間的交互作用對塔胞藻的葉綠素相對含量均具有顯著影響(P005)，其中Cu計、Zn脅迫下重金屬離子濃度的影響最顯著，而Cd。脅迫下脅迫時間影響最顯著。塔胞藻的葉綠素相對含量與重金屬離子濃度之間的相關關系見表2，由該表可以看出，在Cu抖、Zn抖、Cd。(24～96h)脅迫

13、下，塔胞藻的葉綠素相對含量與3種重金屬離子濃度均呈顯著的負相關，隨著濃度的增大，上述參數(shù)逐漸下降。脅迫時間對塔胞藻的葉綠素相對含量也有顯著影響(P005)，隨著脅迫時間的延長，葉綠素相對含量下降的幅度(與對照組相比)逐步增大，在Cu計、Zn計、Cd的最大濃度下脅迫96h后，葉綠素相對含量分別下降為對照組的661，10380A，481。24EC50表4給出了3種重金屬離子脅迫下塔胞藻各參數(shù)(F／F、F／F。、Yield、Relativec