汉氏菱形藻生理特性对硝基苯胁迫的响应(2)
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【关键词】
【摘要】2.4 硝基苯对叶绿素a含量的影响 由图5可知,质量浓度为10 mg/L硝基苯处理对汉氏菱形藻叶绿素a含量有促进作用;50 mg/L硝基苯在处理2 d之前有抑制作用,处
2.4 硝基苯对叶绿素a含量的影响
由图5可知,质量浓度为10 mg/L硝基苯处理对汉氏菱形藻叶绿素a含量有促进作用;50 mg/L硝基苯在处理2 d之前有抑制作用,处理3 d后藻细胞叶绿素a含量有增加趋势;而100 mg/L硝基苯对汉氏菱形藻叶绿素a含量抑制作用比较明显且没有恢复的迹象,与汉氏菱形藻呈现浅黄色生长现象相吻合。
2.5 硝基苯对藻细胞的电导率情况
在正常情况下,生物细胞膜对物质具有选择性透过能力,当处于硝基苯胁迫条件下,汉氏菱形藻的藻细胞膜受到破坏,膜通透性变大,导致胞内细胞质外渗,所以直接表现在细胞浸提液的导电率增强,细胞浸提液导电率增大与膜通透性增大密切相关,而膜通透性程度增加与环境胁迫强度有直接关系。由图6可知,汉氏菱形藻细胞经过处理后,各处理组与对照相比,随硝基苯的质量浓度增大,对藻类的伤害率呈现梯度上升。10 mg/L硝基苯处理,3 d 时藻细胞基本恢复正常状态;50 mg/L硝基苯处理3 d后逐渐恢复,到处理后5 d时基本上恢复到正常状态;而100 mg/L硝基苯处理,对汉氏菱形藻藻细胞的伤害是不能恢复的,与前面的生长影响情况测定得出的情况一致。
3 讨论
汉氏菱形藻生理特性对硝基苯胁迫的响应与胁迫质量浓度密切相关。10 mg/L硝基苯对汉氏菱形藻的生长无明显影响,而100 mg/L硝基苯则对汉氏菱形藻生理生长有明显的抑制效应,直至导致藻细胞死亡。虽然自然界水体环境中的硝基苯浓度通常较低,但藻细胞暴露于100 mg/L硝基苯质量浓度下还是完全有可能的[16-17]。因为硝基苯被广泛应用,世界各地主要河流水系中普遍存在污染物硝基苯[18-21],而当硝基苯污染事件爆发时,在小环境内,硝基苯的污染往往高出100 mg/L,藻类可能遭受更高浓度的硝基苯胁迫,从而被抑制生长,进一步影响淡水生态系统的稳定性。
本研究显示,10 mg/L硝基苯胁迫下对汉氏菱形藻吸光度几乎没有抑制作用,而100 mg/L硝基苯质量浓度下6 d后显微镜很难检测到有活的藻细胞,与对莱茵衣藻的研究结果相似。通过50 mg/L质量浓度硝基苯处理发现,处于胁迫环境下汉氏菱形藻藻细胞通过自身释放可溶性糖、可溶性蛋白等有机物的应激反应适应环境。汉氏菱形藻的可溶性糖含量下降表明,高质量浓度硝基苯胁迫下能够影响藻类的能量代谢与利用,并且高质量浓度胁迫下可能导致汉氏菱形藻藻细胞叶绿素a含量降低进而影响光合作用的性能[15]。
硝基苯对汉氏菱形藻的胁迫研究发现,在处理48 h内可能由于环境胁迫的原因,藻细胞对培养基营养物质利用较低,表现出汉氏菱形藻藻细胞转接培养48 h内自身的可溶性糖含量一直在减少。在 48 h 时处理组与对照组相比,汉氏菱形藻可溶性糖含量分别是对照组的81.82%、67.93%、62.64%。而再持续培养48 h后,尤其在3 d后藻细胞的可溶性糖含量回升最快,说明汉氏菱形藻对100 mg/L硝基苯含量以下胁迫条件下,48 h是其逐步恢复生理生长的临界点。4 d后可溶性糖含量回升到 170 mg/L 左右并逐渐趋于稳定,表明藻细胞适应后能利用培养基中的营养物质并有效地进行物质如糖类的合成。可能是藻细胞生长后期细胞吸收培养基中营养物质的能力下降,另一因素可能是培养基中的营养物质被逐步利用减少而受限制。汉氏菱形藻和莱茵衣藻在硝基苯胁迫的逆境条件下[15],汉氏菱形藻表现出较强较快的适应能力,100 mg/L硝基苯胁迫条件下,莱茵衣藻逐步快速死亡,6 d时几乎检测不到存活的藻细胞,而汉氏菱形藻通过分解自身细胞质如可溶性糖、可溶性蛋白被动适应逆境胁迫,2 d后可以逐步恢复生理生长。研究还表明,24 h内低、中、高质量浓度硝基苯胁迫下汉氏菱形藻细胞可溶性蛋白质含量与对照相比明显下降,而3 d后各质量浓度处理组基本上恢复稳定状态。可溶性蛋白与可溶性糖均是藻细胞内主要的细胞质,在硝基苯胁迫下,汉氏菱形藻通过自身物质分泌出可溶性蛋白到细胞外起到很好缓冲与保护作用,如果胁迫环境进一步增强,由于藻细胞分泌蛋白达到极限会直接影响藻细胞的生理功能,就会使汉氏菱形藻生长受阻直至因细胞破损死亡。汉氏菱形藻光合作用场所在叶绿体上,光合色素是物质基础。研究表明,汉氏菱形藻对不同质量浓度硝基苯胁迫,光合色素中叶绿素a含量有不同的响应。较高质量浓度硝基苯胁迫下光合色素含量明显降低,可能是细胞膜系统功能在硝基苯胁迫下遭到破坏,有研究表明25 mg/L硝基苯可以伤害植物膜系统[9],也可能是硝基苯上的硝基官能团与叶绿体捕光复合体系中的蛋白质结合[22],导致汉氏菱形藻的叶绿体中捕光复合体受抑制,使其叶绿素a含量降低,光合作用能力下降,从而影响汉氏菱形藻光合色素含量,与纤细裸藻、莱茵衣藻影响有相似性[23]。藻细胞光合色素含量与藻细胞生长中的吸光度也呈现较好的一致性。本研究表明,硝基苯对藻类的毒性可能主要是先通过分解自身的可溶性糖类、蛋白质减轻毒害,当硝基苯质量浓度较高时,藻类自身通过分解较多自身物质以及部分细胞器中的蛋白质变性,从而失去继续生长的可能。
文章来源:《中国应用生理学杂志》 网址: http://www.zgyyslxzz.cn/qikandaodu/2021/0418/447.html