青島大扁藻光合作用過程對重金屬Cu2+急性毒性脅迫的響應(yīng)研究.pdf

1、Cu2+是海洋微藻正常生長所必須的微量營養(yǎng)元素之一，但是過量的Cu2+會對其生長產(chǎn)生毒性作用。近年來的調(diào)查結(jié)果表明，我國近岸海域廣泛受到 Cu2+污染，由于Cu2+具有毒性大、在海洋環(huán)境中難代謝、易被生物富集等特點，對海洋生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定威脅較大，Cu2+污染已成為環(huán)境熱點問題而引起各方面的廣泛關(guān)注。目前有關(guān) Cu2+對海洋微藻的毒性效應(yīng)研究多集中于對其生長、種群動態(tài)變化以及生理生化作用等方面，而聚焦于光合作用上的相關(guān)報道較少。海洋

2、微藻為海洋生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)者，光合作用為海洋微藻最重要的生理功能，在驅(qū)動整個海洋生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)與能量流動方面起到極其重要的作用，研究Cu2+對海洋微藻光合作用的影響具有重要的理論和實際指導(dǎo)意義。
　　本文在實驗生態(tài)條件下，以青島沿岸常見的餌料微藻---青島大扁藻為目標(biāo)生物，利用活體葉綠素?zé)晒夥?、流式?xì)胞術(shù)、傳統(tǒng)血球計數(shù)法、電子顯微鏡等方法研究 Cu2+脅迫對青島大扁藻的急性毒性效應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，采用 PAM（Pulse Am

3、plitude Modulation）和光譜分析技術(shù)分析探討青島大扁藻光合系統(tǒng)對Cu2+急性毒性脅迫的響應(yīng)，并對可能的影響機(jī)制進(jìn)行了初步探討。主要結(jié)果如下：
　　1. Cu2+對青島大扁藻的急性毒性效應(yīng)研究（1）Cu2+急性毒性脅迫能顯著影響青島大扁藻的生長。48h時低濃度（1.5、2.5 mg.L-1）Cu2+脅迫表現(xiàn)出毒物的“興奮效應(yīng)”，隨著脅迫濃度的增大和脅迫時間的延長，Cu2+對青島大扁藻的種群增長表現(xiàn)出明顯的抑制效應(yīng)。4

4、8h EC50和96h EC50分別為3.884 mg.L-1和3.957 mg.L-1，說明隨著脅迫時間的延長，藻細(xì)胞提高了對脅迫的適應(yīng)能力，抗性得到增強(qiáng)；（2）Cu2+急性毒性脅迫能明顯影響藻細(xì)胞的形態(tài)和運動情況。光學(xué)顯微鏡下觀察的結(jié)果顯示隨脅迫濃度加大，青島大扁藻運動能力減弱，細(xì)胞形態(tài)發(fā)生改變，細(xì)胞收縮變圓，細(xì)胞壁增厚，并出現(xiàn)細(xì)胞破損、內(nèi)容物外溢等現(xiàn)象；透射電鏡結(jié)果顯示隨著脅迫濃度增大，細(xì)胞膜與細(xì)胞壁局部分離，質(zhì)膜內(nèi)陷，細(xì)胞壁和細(xì)

5、胞膜都出現(xiàn)一定程度的溶解。上述結(jié)果表明青島大扁藻生物膜系統(tǒng)對 Cu2+脅迫反應(yīng)非常敏感，膜損傷是影響藻細(xì)胞分裂、繁殖,抑制藻類生長的一主要原因；（3）藻細(xì)胞數(shù)、Chlα濃度和活體葉綠素?zé)晒馊咧g存在明顯的線性相關(guān)關(guān)系，且Cu2+脅迫并沒有改變這種關(guān)系。通過比較三者96h EC50可知對Cu2+脅迫的敏感性順序為活體葉綠素?zé)晒?Chl a含量>種群密度。活體葉綠素?zé)晒饪捎脕盱`敏指示 Cu2+污染條件下微藻種群的動態(tài)變化。
　　2.

6、 Cu2+急性毒性脅迫對青島大扁藻光合色素的影響（1）隨Cu2+脅迫濃度增大，3種光合色素（Car，Chl a和 Chl b）和總Chl含量均呈現(xiàn)減小趨勢，3種光合色素對 Cu2+的敏感順序由高及低依次為：Car> Chl a> Chl b;（2）Cu2+脅迫降低了光合色素含量，導(dǎo)致其吸收峰、熒光發(fā)射峰和熒光激發(fā)峰峰值降低;（3）Cu2+脅迫沒有破壞色素分子之間的能量傳遞，Chl b、Car吸收的光能可通過Chl a傳遞到PSII。但隨

7、著Cu2+脅迫濃度升高，Chl b主激發(fā)峰發(fā)生了“藍(lán)移現(xiàn)象”（em=650 nm）。
　　3. Cu2+急性毒性脅迫對青島大扁藻葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響（1）本實驗條件下，Cu2+脅迫條件下葉綠素?zé)晒鈪?shù)測定的最佳暗適應(yīng)條件為15min；藻細(xì)胞密度對葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測定有顯著影響，測定時應(yīng)將各處理組藻細(xì)胞稀釋到相同密度；（2）隨著 Cu2+脅迫濃度增大，和對照組相比，各處理組光抑制程度顯著增大，對強(qiáng)光的耐受能力顯著減小，光合效率降低，