三丁基锡与环境因子耦合对大型海藻裂片石莼的毒性研究

论文摘要

环境污染问题已经成为全人类非常关注的一个焦点,有机锡尤其是三丁基锡在海洋船舶涂料中的广泛使用,对人和各种生物都有极大的影响。大型海藻构成近岸水域初级生产力的主要部分,一方面,三丁基锡(TBT)影响海藻的生长、光合作用;另一方面,海水中的无机氮、磷浓度和盐度的变化也会左右海藻的生理过程。本文以裂片石莼为研究材料,探讨了三丁基锡以及它和营养盐、盐度这些环境因子对石莼的耦合效应,其主要结果如下:1)低浓度的TBT(0.5μg/L和2μg/L)对石莼的生长、光合作用和光合色素影响不大,但在2μg/L时,能显著促进石莼的光合作用,而高浓度的TBT(10μg/L和25μg/L)却对石莼的各类新陈代谢造成不可逆的破坏作用。第三天时,浓度为25μg/L的TBT进入藻体后,作为电子传递的抑制剂,阻碍了电子传递,使光合系统受到破坏,进而破坏色素结构,此时藻体产生更多的能量来抵抗外界胁迫,呼吸作用明显上升,第七天10μg/LTBT浓度下,藻体的SOD和超氧阴离子含量上升,说明TBT的累积导致更多自由基的产生,对石莼产生毒性作用,引起细胞萎缩和破裂,造成细胞功能发生紊乱,但过高的TBT浓度(25μg/L)也会破坏酶系统本身的结构,造成SOD、CAT和MDA含量有所下降,三丁基锡以及本身毒性作用产生的活性氧通过破坏细胞壁、叶绿体和线粒体等细胞器的结构,对石莼的生长、荧光参数、光合作用、光合色素产生显著影响,膜脂质过氧化速度加快,这促使藻体内的酶清除系统发挥作用,最终反映在生长上面,表现为藻体漂白和腐烂。2)TBT与营养盐的耦合中,在第七天营养盐与TBT这两个因子都会影响到类胡萝卜素、NR活性及超氧阴离子,但它们的交互作用在各个培养阶段对各指标影响都不同。第三天时高氮比环境氮处理在TBT浓度为2、10和25μg/L下对藻体的光合、呼吸和色素变化更为显著;而高磷对环境磷处理第三天在TBT浓度为25μg/L时对藻体的光合和呼吸影响显著,但对藻体的有效光化学效率和色素含量没有显著影响。氮、磷的加富为石莼提供了生长的信号,刺激藻体生长调控相关基因的合成,促进藻体生殖细胞的形成和酶活动与转化,从而使藻体快速生长,表明营养盐加富的生长条件使得藻体具有更高抵御TBT毒性的能力。3)盐度与TBT耦合实验中,TBT、盐度及它们的交互作用在不同培养阶段发挥不同的主效应作用,结果发现,TBT和盐度两个因子在第一天对生长、叶绿素a、CA活性及CAT含量有显著影响,第三天对生长、有效光化学速率、类胡萝卜素、CA活性、SOD含量有显著影响,而第七天仅对生长、叶绿素a、类胡萝卜素有显著影响。而低盐对环境盐度在第七天时对石莼的生长、光合作用、暗呼吸速率、色素含量、CA活性都有显著影响,但在第七天低盐胁迫下酶系统中各种抗氧化酶相对于环境盐度的影响不大,而第三天低盐对环境盐度在TBT浓度为2μg/L时对SOD和MDA含量更为显著,说明藻体经过七天的适应期,为抵抗外界胁迫保持动态平衡,以上说明低盐能加剧TBT对藻体的毒害作用。总之,裂片石莼对TBT的生理响应受到无机氮、磷营养盐和盐度供应情况的调节,一般来说,提高氮、磷营养和适当的盐度供应可降低TBT导致的生理胁迫,缓解TBT造成的负面效应。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略词（Abbreviations）
• 第一章 文献综述
• 第1节 有机锡对海洋藻类的影响
• 1.1 有机锡简介
• 1.2 海洋中的三丁基锡污染及其毒性
• 1.2.1 海洋中的三丁基锡污染
• 1.2.2 三丁基锡对海洋藻类的毒性
• 第2节 氮、磷营养盐变化对大型海藻的影响
• 2.1 大型海藻对氮、磷的吸收利用
• 2.1.1 氮、磷的吸收
• 2.1.2 氮、磷的利用
• 2.2 大型海藻对氮、磷的响应
• 2.2.1 大型海藻的生物修复
• 2.2.2 氮、磷营养盐变化对大型海藻的影响
• 第3节 盐度胁迫对大型海藻的影响
• 第4节 研究目的和意义
• 4.1 本研究所用的材料
• 4.2 本研究的目的和意义
• 第二章 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 相对生长速率的测定
• 2.3 Imaging-PAM 参数的测定
• 2.4 硝酸还原酶（NR）活性的测定
• 2.5 过氧化氢酶（CAT）活性的测定
• 2.6 超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定
• 2.7 丙二醛（MDA）含量的测定
• 2.8 叶绿素含量的测定
• 2.9 光合放氧与暗呼吸的测定
• 2.10 碳酸酐酶（CA）的测定
• 2.11 超氧阴离子（superoxide anion）的测定
• 2.12 CA Real-time PCR
• 2.13 对照组设置
• 2.14 统计与分析
• 第三章 三丁基锡对裂片石莼的毒性效应
• 3.1 实验设计
• 3.2 实验结果
• 3.2.1 生长
• 3.2.2 光合特性
• 3.2.3 光合色素
• 3.2.4 抗氧化系统
• 3.3 讨论
• 3.3.1 光合特性
• 3.3.2 光合色素
• 3.3.3 抗氧化系统
• 3.3.4 生长
• 第四章 不同营养盐培养下裂片石莼对三丁基锡的响应
• 4.1 实验设计
• 4.2 实验结果
• 4.2.1 实验一：TBT与硝氮耦合对石莼的影响
• 4.2.1.1 生长
• 4.2.1.2 光合特性
• 4.2.1.3 光合色素
• 4.2.1.4 硝酸还原酶（NR）活性
• 4.2.1.5 抗氧化系统
• 4.2.2 实验二：TBT与磷酸盐耦合对石莼影响
• 4.2.2.1 生长
• 4.2.2.2 光合特性
• 4.2.2.3 光合色素
• 4.2.2.4 硝酸还原酶（NR）活性
• 4.2.2.5 抗氧化系统
• 4.3 讨论
• 4.3.1 TBT与硝氮耦合对石莼的影响
• 4.3.2 TBT与磷酸盐耦合对石莼的影响
• 第五章 低渗盐度培养下裂片石莼对三丁基锡的响应
• 5.1 实验设计
• 5.2 实验结果
• 5.2.1 生长
• 5.2.2 光合特性
• 5.2.3 光合色素
• 5.2.4 碳酸酐酶（CA）活性和基因表达
• 5.2.5 抗氧化系统
• 5.3 讨论
• 第六章 总结
• 参考文献
• 论文完成情况
• 致谢