銅離子對小球藻生長的影響

宋旭輝　王磊　王瑞　曾浩衡

摘 要 本實驗將小球藻暴露在含不同濃度的Cu2+培養(yǎng)液中，觀察生長情況，用概率單位對數(shù)圖解法計算得到48h和96h的半抑制濃度即EC50值（48h： 0.2334 mg·L-1； 0.1743 mg·L-1）。結(jié)果表明，Cu2+對小球藻生長的抑制程度隨著濃度和時間的增加而增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞 小球藻 Cu2+EC50

中圖分類號：X171 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0引言

金屬污染是一直是我國重大環(huán)境問題之一。金屬銅離子經(jīng)各種途徑進(jìn)入水體后，藻類生物作為水生生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)者，便成了首要受害者。痕量的Cu是藻類新陳代謝過程中不可或缺的，但是一旦超過承受上限就會產(chǎn)生毒害作用，進(jìn)而破壞水生生態(tài)系統(tǒng)的平衡。本文選用普通小球藻作為實驗對象，探究不同濃度銅離子及不同暴露時間對小球藻生長的抑制情況，并通過概率單位對數(shù)圖解法計算銅對小球藻的半抑制濃度（EC50）。研究結(jié)果希望為水質(zhì)的監(jiān)測和水污染評價提供有用信息。

1材料與方法

1.1實驗材料

小球藻種購自中科院淡水藻種庫；藻種的培養(yǎng)選用BG11培養(yǎng)基，具體配方參見中科院淡水藻種庫的操作配方。CuSO4·5H2O（分析純）；恒溫光照培養(yǎng)箱；紫外-可見分光光度計。

1.2實驗方法

將小球藻置于新鮮無菌的的培養(yǎng)基中，在恒溫25℃，光照強(qiáng)度4000lux，光暗比16h：8h的條件下，培養(yǎng)2～3d后達(dá)到對數(shù)生長期，期間定期搖晃，防止小球藻沉淀。然后反復(fù)轉(zhuǎn)接到新鮮培養(yǎng)基2～3次，經(jīng)檢查小球藻生長健康且處于對數(shù)生長期后方可進(jìn)行實驗。

將上述小球藻接種到用培養(yǎng)基制備的Cu2+污染物中（濃度為0.02，0.05，0.1，0.25，0.5mg·L-1），對照組為純培養(yǎng)基。在上述培養(yǎng)條件下，暴露48h和96后，用分光光度計測定648nm波長下的吸光度，計算小球藻濃度和反應(yīng)率，最后通過概率單位法計算Cu2+對小球藻的EC50值（48h/96h）。

2結(jié)果與討論

根據(jù)藻濃度（y）與吸光度（x）的線性回歸方程：y （104 ml-1） =7662.2x+11.005 （r=0.993），計算實驗組小球藻濃度及反應(yīng)率（死亡率），結(jié)果見表1。根據(jù)經(jīng)驗概率單位（Y）與Cu2+濃度對數(shù)（X）的關(guān)系，建立一元線性回歸方程：Y48h=-1.633X+3.967（r=0.987）；Y96h=-0.7523X+4.4279 （r=0.936）。當(dāng)經(jīng)驗概率單位為5時，計算得到48h-EC50（0.2334mg·L-1）和96h-EC50（0.1743mg·L-1）。EC50因其可以較好的反映重金屬對生物細(xì)胞的代謝功能及生理狀態(tài)的影響，常被用于指示重金屬對生物生長的抑制作用。當(dāng)Cu2+濃度>0.2334mg·L-1/0.1743mg·L-1時，48h/96h細(xì)胞死亡率>50%。同時，96h-EC50>48h-EC50，說明暴露時間越長對藻的抑制和毒害作用就越大。

實驗表明，Cu2+濃度為0.02mg·L-1時，小球藻的生長開始受到抑制，說明該濃度已經(jīng)超出小球藻生長所需的上限，產(chǎn)生了毒害作用，且隨著Cu2+濃度的增大抑制率增加。研究表明，當(dāng)藻類受到迫害時，細(xì)胞表面上的官能團(tuán)（羧基、羰基、磺酸基、醇羥基）會和Cu2+發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，同時細(xì)胞內(nèi)的谷胱甘肽、抗氧化物歧化酶以及其他相關(guān)的抗氧化酶被激活，保護(hù)細(xì)胞免受Cu2+脅迫帶來的氧化損傷。即使如此，小球藻仍不能抵抗高濃度帶來的細(xì)胞傷害，致使生長受到抑制乃至死亡。此外，還有研究證實，高濃度重金屬會破壞葉綠體的結(jié)構(gòu)，降低光合酶的活性、葉綠素含量和光合效率、抑制光合作用的進(jìn)行，從而導(dǎo)致機(jī)體代謝紊亂。

3結(jié)論

暴露時間48h和96h，Cu2+對小球藻的EC50分別是0.2334 mg·L-1和0.1743mg·L-1。同時，Cu2+對小球藻生長的抑制程度隨著濃度和暴露時間的增加而增強(qiáng)。

表1：Cu2+對小球藻毒性暴露的實驗結(jié)果

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