2，2'，4，4'-四溴联苯醚（BDE-47）对4种海洋微藻的毒性效应研究

【摘要】： 多溴联苯醚(PBDEs)是一类具有生态风险性的新型持久性有机污染物,作为一种溴系阻燃剂,PBDEs被广泛应用于各种消费品中。随着海洋环境中PBDEs含量的增加,其对海洋环境的影响已引起国内外科学工作者的广泛关注。目前的研究发现,PBDEs对海洋生物具有一定的急性毒性效应。但是,有关PBDEs对海洋微藻急性毒性效应的研究尚未见报道。海洋微藻是海洋生态系统的初级生产者,它的组成及变化影响到整个海洋生态系统的结构和功能,因其比表面积大,因此对外界环境的变化十分敏感。藻类的生理生化特性的变化能明显反映出海洋环境的质量状况,是指示海洋环境中PBDEs污染程度的优选生物学指标。 本研究以海洋生物体内含量较高的2,2′,4,4′-四溴联苯醚(BDE-47)作为PBDEs的代表性同系物,首先采用概率单位——浓度对数法研究了BDE-47抑制4种海洋微藻(海水小球藻(Chlorella autotrophica),牟氏角毛藻(Chaetoceros muelleri),赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo),中肋骨条藻(Skeletonema costatum))的生长的96h半效应浓度(Median effect concentration,EC_(50)),然后,通过测定不同浓度BDE-47暴露后微藻的生理生化指标(抗氧化酶活性和叶绿素荧光参数)的变化,初步探讨抗氧化酶在微藻抵御BDE-47胁迫中的作用和BDE-47对海洋微藻光合系统的影响,以期为分析PBDEs对海洋微藻的毒性机理提供依据。此外,分别以半效应浓度(EC_(50))的大小、抗氧化酶活性和叶绿素荧光参数变化率为依据,比较了4种海洋微藻对BDE-47的敏感性。所得到的主要结论如下: (1)BDE-47抑制海水小球藻、牟氏角毛藻、中肋骨条藻和赤潮异弯藻的生长的96h EC_(50)分别为0.79、1.52、1.99和2.25μg·L~(-1),表明BDE-47属于极高毒性物质。比较4种海洋微藻各自的96h EC50,可以得到它们对BDE-47的敏感性顺序为:海水小球藻牟氏角毛藻中肋骨条藻赤潮异弯藻。 (2)在本试验设定浓度范围内(0.1~2.5μg·L~(-1))的BDE-47,微藻的两种抗氧化酶(SOD和CAT)均能出现一定的应激活性,以削弱BDE-47胁迫对藻细胞自身的危害,但是酶活增加的幅度却有很大不同。2种饵料藻的SOD和CAT对BDE-47的敏感性最高,而2种赤潮藻的SOD和CAT对BDE-47的耐受性较高。如果以低剂量BDE-47造成SOD活性出现毒性兴奋效应的程度以及后期能否出现酶活抑制效应为评价指标,4种微藻的抗氧化酶对BDE-47的敏感性顺序依次为:海水小球藻牟氏角毛藻中肋骨条藻赤潮异弯藻。因此,与其它3种海洋微藻相比,海水小球藻的SOD和CAT比较适于作为指示海水BDE-47污染水平的生物标志物。 (3)在3个浓度的BDE-47暴露期间,未发现海水小球藻的F_v/F_m受到显著抑制,说明所选用的BDE-47浓度不足以对海水小球藻的PSⅡ反应中心造成损伤。赤潮异弯藻的F_v/F_m在暴露于BDE-47的大部分时间内均显著上升,没有观察到抑制作用,说明浓度0.1~2.5μg·L~(-1)的BDE-47能刺激赤潮异弯藻的PSⅡ反应中心活性。对于Fv/Fo、φPSⅡ和ETR,2种微藻的F_v/F_o、φPSⅡ、ETR对BDE-47暴露均呈现出先升后降的变化趋势,但是除海水小球藻的F_v/F_o、φPSⅡ和ETR在96h受到显著抑制(BDE-47浓度为2.5μg·L~(-1))外,其他暴露时间2种微藻的3个参数在暴露期间均未受到抑制,表明2种微藻对BDE-47具有一定的适应性,提高光合系统中的传能效率和推动碳同化过程,并且表明赤潮异弯藻对BDE-47的耐受性强于海水小球藻。BDE-47暴露不会对海水小球藻和赤潮异弯藻的qP产生抑制作用,后者在暴露培养48h时的测定值显著大于对照组,再次表明其对BDE-47的耐受性强于海水小球藻。 (4)通过比较海水小球藻和赤潮异弯藻的5种叶绿素荧光参数和2种抗氧化酶在不同浓度BDE-47暴露后的变化率,可以发现,CAT在大部分暴露时间内能够对BDE-47胁迫产生明显响应,其酶活变化率远大于5种叶绿素荧光参数和SOD的响应幅度,因而比较适于作为指示海水BDE-47污染水平的生物标志物。综上所述,海洋微藻对BDE-47胁迫的响应是一个十分复杂的生理生化过程。本研究表明海水小球藻可以作为指示海洋环境受BDE-47污染程度的指示生物,海水小球藻的CAT可以作为指示海洋环境受BDE-47污染程度的优选生物标志物。