小球藻對(duì)重金屬脅迫的響應(yīng)研究

王興娜 王惠芬 鹿小詩(shī) 矯強(qiáng)

摘? ?要：以小球藻為受試物，通過(guò)其生物量、葉綠素a含量、丙二醛含量、SOD活性等指標(biāo)的變化，研究其在不同暴露時(shí)間對(duì)重金屬（Cu2+、Zn2+、Cd2+）脅迫的響應(yīng)。結(jié)果表明，相同濃度的重金屬對(duì)小球藻的毒性強(qiáng)度順序?yàn)镃u2+>Cd2+>Zn2+;低濃度的Cu2+對(duì)小球藻的抑制作用就十分明顯;Cd2+濃度≤0.3mg/L時(shí)對(duì)小球藻的促進(jìn)非常明顯，能促進(jìn)小球藻的光合作用;Zn2+濃度≤0.9mg/L對(duì)小球藻的正常生長(zhǎng)影響不大。

關(guān)鍵詞：小球藻;重金屬;葉綠素a;MDA;SOD

文章編號(hào)： 1005-2690（2019）13-0023-04? ? ? ?中圖分類(lèi)號(hào)： X173? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： B

蛋白核小球藻屬綠藻綱小球藻科，屬于單細(xì)胞藻，常單生，也有多細(xì)胞聚集。小球藻細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物含量都很高，又有多種維生素。此外，小球藻中還含有一種最重要的成分——小球藻促進(jìn)生長(zhǎng)因子（CGF），它具有誘發(fā)干擾素，激發(fā)人體防御、免疫組織中的巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞和B細(xì)胞的作用，具有促進(jìn)對(duì)以二噁英為代表污染環(huán)境的有害物質(zhì)的解毒、排泄作用。小球藻中葉綠素的含量是螺旋藻的5～6倍，是自然界中葉綠素含量最高的。小球藻可食用和作為餌料，是一種高效的光合植物，以光合自養(yǎng)生長(zhǎng)繁殖，分布極廣。藻類(lèi)能通過(guò)吸附和吸收機(jī)制清除水中重金屬，因其成本低便于大規(guī)模養(yǎng)殖，已被成功用作廢水處理的生物吸附介質(zhì)，近年來(lái)，不少研究表明可以通過(guò)藻類(lèi)細(xì)胞的損傷情況反應(yīng)水體污染程度。根據(jù)重金屬脅迫下小球藻生物量、葉綠素a含量、丙二醛含量、SOD酶活力的改變來(lái)反映小球藻對(duì)幾種重金屬脅迫的響應(yīng)。

通過(guò)Cu2+、Zn2+、Cd2+等重金屬對(duì)小球藻脅迫后的生理生化指標(biāo)與未被脅迫的小球藻進(jìn)行對(duì)比，了解小球藻對(duì)Cu2+、Zn2+、Cd2+等重金屬的耐受范圍，從側(cè)面揭示重金屬毒性作用，以期為小球藻抗重金屬脅迫的研究提供可靠的參考數(shù)據(jù)，力求進(jìn)一步為提高人們對(duì)水體中重金屬污染的重視及治理提供材料。

1? ?材料、試劑與儀器

1.1? ?材料

1.1.1? ?試驗(yàn)藻種

蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）購(gòu)于河南南華千牧生物科技有限公司。

1.1.2? ?藻種的培養(yǎng)

選用M-11培養(yǎng)基，接種量為1mL/150mL，光照強(qiáng)度3500Lx，溫度為30℃，定期搖晃錐形瓶3次/d，保持藻細(xì)胞為懸浮狀態(tài)，隨機(jī)調(diào)換各個(gè)錐形瓶的位置保證光照充足。

2? ?方法

2.1? ?試驗(yàn)流程

在超凈工作臺(tái)內(nèi)將10mL藻種接入盛有1500mL培養(yǎng)基的錐形瓶?jī)?nèi)，按照設(shè)置的條件培養(yǎng)48h，觀察培養(yǎng)48h后的小球藻，挑選長(zhǎng)勢(shì)良好的小球藻，分裝入250mL三角瓶中，每瓶裝150mL。按設(shè)置好的濃度梯度接入滅過(guò)菌的重金屬溶液，并繼續(xù)培養(yǎng)，每隔24h測(cè)定生物量、葉綠素a、丙二醛含量和超氧化物歧化酶活性等指標(biāo)，連續(xù)測(cè)定4次（24h、48h、72h、96h）。重金屬濃度梯度如表1。

2.2? ?生物量的測(cè)定

從錐形瓶中取一定量的藻液，以蒸餾水為參比，用721分光光度計(jì)在680nm處測(cè)定吸光值，連續(xù)測(cè)定4次，根據(jù)小球藻的吸光值為縱坐標(biāo)，以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)作圖，得到小球藻的生長(zhǎng)曲線。

2.3? ?葉綠素a含量的測(cè)定

采用甲醇萃取法。取5mL試驗(yàn)所用藻液用醫(yī)用低速離心機(jī)在3500r/min下離心10min，棄去一定量的上清液，加入相同體積90%（V/V）甲醇，混合均勻，于黑暗條件下萃取6～8h，用醫(yī)用低速離心機(jī)在3500r/min下離心10min后取上清液，使用722型可見(jiàn)光分光光度計(jì)測(cè)定A665。

2.4? ?MDA含量和SOD活性的測(cè)定

采用硫代巴比妥酸法測(cè)定丙二醛（MDA）含量，采用氮藍(lán)四唑法測(cè)定超氧化物歧化酶活力測(cè)定超氧化物歧化酶（SOD）活性。

3? ?結(jié)果與討論

3.1? ? 重金屬對(duì)小球藻生長(zhǎng)和增殖的影響

由圖1得知，空白組小球藻長(zhǎng)勢(shì)最好，在96h時(shí)生物量達(dá)到最大;處理24h后，Cu2+濃度0.4mg/L以上的小球藻與空白組相比吸光值明顯下降;在Cu2+脅迫24～48h各個(gè)濃度的小球藻生物量并無(wú)大變化，48h后低濃度的Cu2+脅迫下小球藻繁殖速率開(kāi)始增長(zhǎng)，但生物量還是低于空白組;Cu2+濃度為0.4mg/L、0.6mg/L、0.8mg/L脅迫下的小球藻生物量幾乎為零。試驗(yàn)得知，小球藻對(duì)Cu2+較為敏感，在低濃度時(shí)便會(huì)受到抑制，當(dāng)濃度升高抑制更為明顯。Cu2+濃度達(dá)到0.4mg/L，脅迫48h后生物量接近零，濃度大于0.4mg/L時(shí)則完全受到抑制。

由圖2得知，小球藻在各個(gè)濃度Zn2+脅迫24h后生物量十分接近，當(dāng)Zn2+≤0.9mg/L脅迫下的小球藻長(zhǎng)勢(shì)總體上升，24～72h增長(zhǎng)較為平緩，72h后增長(zhǎng)速率最快，在96h時(shí)生物量達(dá)到頂峰;空白組或Zn2+濃度為0.3mg/L脅迫下的小球藻長(zhǎng)勢(shì)最好并且趨勢(shì)十分接近;當(dāng)Zn2+≥1.2mg/L脅迫下的小球藻前72h生物量略微下降，Zn2+濃度越大，抑制作用更明顯，Zn2+為1.2mg/L脅迫下的小球藻72h后又開(kāi)始緩慢增長(zhǎng)。