斜生柵藻對重金屬離子的耐受性研究

朱美玲 孫玉帥 張雪 張玉苗

摘要：選取斜生柵藻作為研究對象，將其接種于含有低濃度無機鋅（Zn²⁺）（O～16mg/L）、六價鉻（Cr⁶⁺）（O～2mg/L）、無機銅（Cu²⁺）（0～4mg/L）的培養(yǎng)基中，研究了斜生柵藻的對不同重金屬離子的耐受性。結(jié)果表明：斜生柵藻對重金屬Zn2的生長耐受程度不超過8mg/L，并且O～4mg/L的添加量對斜生柵藻的生長沒有抑制作用，反而有促進生長的作用;斜生柵藻能耐重金屬Cr⁶⁺的濃度范圍是O～1.5mg/L;斜生柵藻能耐重金屬Cu²⁺的濃度范圍是O～2mg/L。

關(guān)鍵詞：斜生柵藻;重金屬離子;Zn²⁺Cr⁶⁺;CU²⁺;生長耐受性

中圖分類號：X52 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）18-0120-03

1引言

近年來，由于部分使用和生產(chǎn)重金屬工廠的違法排放以及農(nóng)民過量施用含重金屬的化肥和農(nóng)藥等，使大量含重金屬的污染物被排放到自然環(huán)境中，最終進入水環(huán)境，使重金屬含量遠高于環(huán)境容納量而造成污染。重金屬污染物通過各種途徑進入海洋后，最先對海洋中的微藻造成危害，微藻對重金屬離子極其敏感，其光合作用尤為敏感。微藻作為水體中食物鏈的初級生產(chǎn)者，在食物鏈的傳遞過程中極為重要。重金屬污染物對微藻的毒害作用可通過食物鏈進而對魚、蝦、貝等的健康造成威脅并在體內(nèi)對重金屬離子進一步積累，最終會影響人類的健康。因此研究重金屬離子對藻類生長代謝的影響可為環(huán)境污染的預防、控制和治理提供理論依據(jù)。

斜生柵藻隸屬于綠藻門、綠藻綱、綠球藻目。細胞扁平，通常由4個細胞組成定形群體，也有的為4或8個組成，群體細胞排列成直線或略交互排列;細胞紡錘形，上下兩端逐漸尖細，群體兩側(cè)細胞的游離面有時凹人，有時突出，細胞壁平滑，4個細胞的群體寬12～34um，細胞長10～21um，寬3～9um。廣泛分布于湖泊、池塘、沼澤等靜水生境，以似親抱子繁殖。細胞內(nèi)含豐富的蛋白質(zhì)，大量培養(yǎng)可作為蛋白質(zhì)的來源，近年來被人們廣泛研究。

本研究選取重金屬Zn²⁺、Cr⁶⁺、Cu²⁺作為研究對象，采用水體培養(yǎng)方式，研究比較3種不同濃度重金屬對斜生柵藻生長的影響，為斜生柵藻的重金屬耐受性以及水污染生物監(jiān)測提供參考。

2材料與方法

2.1試劑與儀器

斜生柵藻藻液;重鉻酸鉀;氯化鋅;氯化銅;氯化銨;二水氯化鈣;七水硫酸鎂;無水磷酸氫二鉀;無水磷酸二氫鉀;Tris;冰醋酸;土壤懸液;瓊脂粉;WFJ7200可見分光光度計;恒溫搖床;高壓滅菌鍋;pH計;電子分析天平。

2.2實驗方法

2.2.1TAP培養(yǎng)基的配置

本實驗采用TAP培養(yǎng)基，分別量取10mL TAP鹽（稱取0.5g CaCI2·2H2O于小燒杯中，加入適量蒸餾水單獨溶解;稱取4g NHCI4、1g MgSO4·7H2O，加適量水溶解;將溶解好的兩種溶液混合后定容至100 mL）、8.33mL磷酸鹽（分別稱取1.879g K2HPO4.3H2O、0.726g KH2PO4，加適量水溶解，定容至100 mL）、10mL Tris（稱取24.2g Tris，加入適量蒸餾水溶解后，加入10mL冰醋酸，最后用蒸餾水定容至100mL）、5mL土壤懸液置于1000mL容量瓶中，用蒸餾水定容，調(diào)制pH值為7.1，配置為1L液體培養(yǎng)基;固體培養(yǎng)基按上述配置好后，向其中加入1.5%的瓊脂粉，置于高壓滅菌鍋中滅菌（121℃高壓滅菌21min）。

2.2.2重金屬離子母液的配置

稱取14.2mg重鉻酸鉀，溶于500mL蒸餾水中，配制成含六價鉻離子的母液，然后分別配制成鉻離子質(zhì)量濃度為0.5、1.0、1.5、2.0mg/L梯度系列。每種濃度各3瓶，每瓶含培養(yǎng)液100mL、處于對數(shù)生長期的藻液10mL，置于恒溫搖床23℃、120r/min、光暗比12h：12h培養(yǎng)，并測定初始OD540值。

稱取350mg硫酸鋅，溶于500mL蒸餾水中，配制成鋅離子的母液，然后分別配制成鋅離子質(zhì)量濃度為2.0、4.0、8.0、16.0mg/L梯度系列。每種濃度各三瓶，每瓶含培養(yǎng)液100mL，處于對數(shù)生長期的藻液10mL，置于恒溫搖床23℃、120r/rain、光暗比12h：12h培養(yǎng)。并測定初始ODs4。值。

稱取78.5mg硫酸銅，溶于500mL蒸餾水中，配制成銅離子的母液，然后分別配制成鉻離子質(zhì)量濃度為1.0、2.0、3.0、4.0mg/L梯度系列。每種濃度各三瓶，每瓶含培養(yǎng)液100mL，處于對數(shù)生長期的藻液10mL，置于恒溫搖床23℃、120r/min、光暗比12h：12h培養(yǎng)，并測定初始ODs4。值。

2.2.3斜生柵藻的培養(yǎng)

本次實驗采用TAP培養(yǎng)基，培養(yǎng)容器為250mL三角瓶，平行樣3個，重復3次。藻液按照l：10于超凈工作臺接種，置于恒溫搖床23℃、120r/min、光暗比12h：12h培養(yǎng)至對數(shù)期。所有培養(yǎng)液及培養(yǎng)容器均須在高壓滅菌鍋中121℃高壓滅菌20min后使用。具體參照陶梅平的方法。

2.2.4斜生柵藻在重金屬Zn²⁺、Cr²⁺、Cu²⁺脅迫下生長十

通過預實驗將此次實驗周期定為8d，用光密度OD540值來反映重金屬Zn²⁺、Cr²⁺、Cu²⁺對斜生柵藻生長的影響。分別在0、2、4、6、8d對不同濃度的重金屬zn²⁺、Cr²⁺、Cu²⁺濃度脅迫下斜生柵藻的OD540值進行測定，具體參照代雅楠的方法。

3結(jié)果與討論

3.1斜生柵藻在重金屬Zn²⁺脅迫下的生長情況

如圖1所示，與對照組相比，重金屬Zn²⁺濃度在O～4mg/L時，光密度值隨著培養(yǎng)時間的延長與對照同步增長，甚至培養(yǎng)8d后，光密度值超過對照;重金屬Zn²⁺濃度在4～8mg/L時，光密度值隨著培養(yǎng)時間的延長而增長較為緩慢;重金屬Zn²⁺濃度在16mg/L時，光密度值隨著培養(yǎng)時間的延長而變小;說明當重金屬Zn²⁺濃度在4mg/L以內(nèi)時，一定程度的重金屬Zn²⁺對斜生柵藻的生長有促進作用;當重金屬Zn²⁺濃度4～8mg/L范圍內(nèi)時，斜生柵藻仍有生長，但生長速率有一定程度的抑制;當重金屬Zn²⁺濃度8～16mg/L范圍內(nèi)，斜生柵藻的生長遭到明顯抑制。說明斜生柵藻對重金屬Zn²⁺的生長耐受程度不超過8mg/L，并且0～4mg/L的添加量對斜生柵藻的生長沒有抑制作用，反而有促進生長的作用。

3.2 斜生柵藻在重金屬Cr⁶⁺脅迫下的生長情況分析

如圖2所示，與對照組相比，重金屬Cr⁶⁺濃度在0～1.5mg/L時，光密度值隨著培養(yǎng)時間的延長而緩慢增大;重金屬Cr⁶⁺濃度在2mg/L時，光密度值隨著培養(yǎng)時間的延長而減小;說明斜生柵藻在重金屬Cr⁶⁺濃度為O～1.5mg/L的脅迫下能正常生長，重金屬對其抑制作用不明顯，而Cr⁶⁺濃度為1.5～2mg/L的脅迫下，斜生柵藻的生長受到明顯抑制;因此斜生柵藻能耐重金屬Cr⁶⁺的濃度范圍是O～1.5mg/L。

3.3斜生柵藻在重金屬Cu²⁺脅迫下的生生長情況分析

如圖3所示，與對照組相比，重金屬Cu²⁺濃度在O～2mg/L時，光密度值隨著培養(yǎng)時間的延長而增長，重金屬Cu²⁺濃度在2～4mg/L時，光密度值隨著培養(yǎng)時間的延長而減小;說明說明斜生柵藻在重金屬Cu²⁺濃度為O～2mg/L的脅迫下能正常生長，重金屬對其抑制作用不明顯，而Cu²⁺濃度為2～4mg/L的脅迫下，斜生柵藻的生長受到明顯抑制;因此斜生柵藻能耐重金屬Cu²⁺的濃度范圍是O～2mg/L。