混合抗生素对紫外线辐照处理的铜绿微囊藻的调控效应与机制

【摘要】：由于抗生素污的广泛使用和排放,抗生素污染已成为重要的环境问题。抗生素污染物在天然水环境中广泛检出,蓝藻暴露于多种抗生素污染物已经成为事实。现有研究认为,共存抗生素可促进蓝藻生长和藻毒素的产生,但上述刺激作用对蓝藻治理的影响尚未见报道。本研究选定紫外线辐照(UV-B和UV-C)作为典型水华蓝藻治理技术,选择铜绿微囊藻(蓝藻水华模式种)为目标藻种,探讨了混合抗生素(阿莫西林、四环素、螺旋霉素、环丙沙星和磺胺甲恶唑)在现有水环境浓度下(200 ng L-1),对UV-B和UV-C辐照治理铜绿微囊藻的调控效应及其机制。混合抗生素可以削减240-480 mJ cm-2的UV-B和48-144 mJ cm-2的UV-C对铜绿微囊藻的生长抑制作用,增强240 mJ cm-2辐照剂量下UV-C对藻细胞的生长抑制作用。抗生素在UV-B辐照和低剂量UV-C辐照处理藻细胞的过程中可以刺激叶绿素的合成,在最高剂量UV-C处理组(240mJ cm-2),抗生素对叶绿素a的合成起到抑制作用。叶绿素a的响应表明抗生素可能通过光合作用过程调节紫外线辐照的毒性。随着辐照剂量的上升,紫外线辐照刺激微囊藻毒素的合成和释放,而混合抗生素的共存会进一步导致微囊藻毒素合成量的上升,进而增加了对水环境的危害。超氧化物歧化酶对UV辐照和抗生素的响应与比生长率和细胞密度一致,这表明抗生素对UV辐照治理铜绿微囊藻的调控效应与活性氧的产生和清除密切相关。丙二醛含量的响应结果显示,在混合抗生素共存条件下,UV-C对铜绿微囊藻细胞的毒性作用高于UV-B。混合抗生素在高剂量UV-C处理组可能发生降解,降解产物可能与UV-C产生协同效应,导致该组的生长抑制作用增强。蛋白质组的响应进一步证实了UV-B和UV-C辐照均通过抑制藻细胞的光合系统而对藻细胞产生毒性。抗生素通过调控藻细胞的氮代谢相关蛋白来减轻UV-B的毒性;通过激发藻细胞光合作用相关蛋白来减轻低辐照剂量(48-144 mJ ccm-2)下UV-C的毒性。本文的研究结果表明,在抗生素污染物共存的情况下,采用UV辐照治理铜绿微囊藻时应增加辐照剂量。