大型海藻龙须菜对环境胁迫的响应及其在医学上的应用初探

论文摘要

龙须菜（Gracilaria lemaneiformis）是江蓠属中重要的产琼胶的大型经济海藻。具有适温范围较广、生长快、适应环境能力强等优点。它不仅是改善生态环境的理想生物修复材料,而且因其营养丰富,药用价值高,还可作为海洋药物资源,用来辅助治疗多种疾病,具有广泛的应用前景。本论文在实验条件下,研究了环境物理因子（温度、盐度、光照）,化学因子（氮磷化合物-N、P、重金属镉-Cd、有机物邻苯二甲酸二甲酯-DMP）胁迫对藻龙须菜生理生化特性及藻体细胞超微结构的影响;运用流式细胞技术研究了龙须菜粗提物的免疫调节及抑制肿瘤活性的能力。结果显示,温度22-25℃、盐度30‰、光照2000-25001x物理条件适于龙须菜生长,叶绿体及线粒体超微结构显示出良好的功能状态;在温度30℃、盐度22‰、光照50001x时龙须菜藻体细胞出现明显的质壁分离、类囊体膨胀变形、嗜饿颗粒沉积及线粒体部分溶解等特征,龙须菜生长受到明显抑制。当加富N浓度为200～600μmol/L或者N、P浓度分别为50～400μmol/L、3.13～25μmol/L时有利于龙须菜生长,而当N浓度超过600μmol/L或者N、P浓度分别超过400μmol/L、25μmol/L尤其是达到600μmol/L、37.5μmol/L时龙须菜生长受到明显抑制。此时龙须菜藻体硝酸还原酶（NR）活性受到抑制,藻体叶绿体数量增多但多数发生溶解,类囊体肿胀、排列混乱,线粒体数量减少,且有部分发生分解,线粒体横切面的嵴突增粗、膨胀。表明龙须菜在高N或高N、P污染环境均可能存在修复临界点（N临界浓度为600μmol/L;N、P临界浓度分别为400μmol/L、25μmol/L）,超过此临界点,龙须菜生长将受到抑制。研究还发现在高浓度N环境,龙须菜对N具有选择吸收特点,优先选择吸收NH4+-N,对三种形态N的吸收速率关系为:NH4+-N＞NO3--N＞NO2--N。Cd和DMP对龙须菜的胁迫均受污染物浓度和暴露时间的影响,过高浓度Cd（≥4.5mg/L）及DMP（≥0.2mg/L）会逐渐破坏龙须菜藻体酶活性,降低可溶性蛋白、叶绿素a及藻红素含量,藻体细胞出现严重的质壁分离,类囊体条数增多且膨胀,线粒体多数溶解,并出现较多的嗜饿小体及Cd颗粒沉积物等,龙须菜生长受到明显抑制。但在接近自然近海环境Cd浓度（1.0mg/L左右）或者稍高于养殖污染区Cd浓度（＜3.0mg/L）以及当DMP浓度≤0.1mg/L时,龙须菜对Cd、DMP胁迫均表现出一定的抵抗能力。龙须菜粗提物的免疫调节及抑制肿瘤活性实验研究结果显示龙须菜粗提物不同浓度处理条件下BALB/c小鼠脾脏淋巴细胞中CD45+CD83+/CD45+及CD45+CD80+/CD45+细胞百分率与对照组比较无显著性差异（P＞0.05）,但CD45+TGF-β/CD45+细胞百分率与龙须菜粗提物反应液浓度则呈明显的线性剂量依赖关系（R2=0.8145,P＜0.05）,最适反应相对百分浓度为2%。TGF-β主要来源于CD3+T细胞（约占35.4%）和CD49b+NK细胞（约占46.6%）。研究结果表明龙须菜有效成分具有通过TGF-β进行免疫抑制或生物调节的功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 前言
• 1.1 我国近海环境污染状况
• 1.1.1 重金属污染状况
• 1.1.2 有机物污染现状
• 1.1.3 富营养化与赤潮
• 1.2 大型海藻龙须菜在近海环境中的作用
• 1.3 海洋污染对藻类的生理影响
• 1.3.1 重金属对藻类的生理影响
• 1.3.2 有机物污染对藻类的生理影响
• 1.3.3 N、P污染对藻类的生理影响
• 1.4 大型海藻在医学上的应用
• 1.4.1 海藻多糖的组成与结构
• 1.4.2 海藻多糖生物活性研究进展
• 1.4.2.1 抗肿瘤作用
• 1.4.2.2 免疫调节作用
• 1.4.2.3 藻类多糖的其他功能
• 1.4.3 龙须菜在医学上的研究进展
• 1.5 本研究的目的和意义
• 2 龙须菜对高浓度氮磷环境胁迫的响应
• 2.1 龙须菜对高浓度氮环境胁迫的响应
• 2.1.1 材料与方法
• 2.1.1.1 实验材料
• 2.1.1.2 实验方法
• 2.1.1.3 龙须菜生长速率测定
• 2.1.1.4 氮吸收速率测定
• 2.1.1.5 生化指标测定
• 2.1.1.6 数据处理与分析
• 2.1.2 结果
• 2.1.2.1 加富N浓度对龙须菜生长速率的影响
• 2.1.2.2 加富N浓度对龙须菜吸收速率的影响
• 2.1.2.3 加富N浓度对龙须菜生化特性的影响
• 2.1.2.4 加富N浓度对龙须菜抗氧化防御指标的影响
• 2.1.3 讨论
• 2.1.4 结论
• 2.2 龙须菜对高浓度氮磷环境胁迫的响应
• 2.2.1 材料与方法
• 2.2.1.1 材料来源及预培养
• 2.2.1.2 实验方法
• 2.2.1.3 数据处理与分析
• 2.2.2 结果
• 2.2.2.1 N、P浓度变化对龙须菜生长特性的影响
• 2.2.2.2 N、P浓度变化对龙须菜生化特性的影响
• 2.2.2.3 N、P浓度变化对龙须菜硝酸还原酶（NR）活性的影响
• 2.2.2.4 N、P浓度变化对龙须菜藻体抗氧化防御系统的影响
• 2.2.3 讨论
• 2.2.3.1 N、P浓度变化对龙须菜生长的影响
• 2.2.3.2 N、P浓度变化对龙须菜生化特性的影响
• 2.2.3.3 N、P浓度变化对龙须菜抗氧化指标的影响
• 2.2.3.4 龙须菜对高浓度N胁迫与高浓度N、P共胁迫的响应比较
• 2.2.4 结论
• 3 龙须菜对重金属镉（Cd）胁迫的响应
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 材料来源及预培养
• 3.1.2 实验方法
• 3.1.3 数据分析方法
• 3.2 结果
• 3.2.1 不同培养条件对龙须菜生长的影响
• 3.2.2 不同培养条件下龙须菜生化特性的变化
• 3.2.2.1 龙须菜叶绿素a含量
• 3.2.2.2 龙须菜藻红素含量
• 3.2.2.3 龙须菜可溶性蛋白含量
• 3.2.2.4 龙须菜过氧化物酶（POD）活性
• 3.3 讨论
• 3.3.1 Cd对龙须菜生长的影响
• 3.3.2 Cd对龙须菜藻体生化特性的影响
• 3.3.3 龙须菜抗氧化防御指标POD对Cd的响应
• 3.3.4 P及EDTA对龙须菜抗Cd胁迫的作用
• 3.4 结论
• 4 龙须菜对邻苯二甲酸二甲酯（DMP）胁迫的响应
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 材料来源及预培养
• 4.1.2 实验方法
• 4.1.3 数据分析方法
• 4.2 实验结果
• 4.2.1 DMP对龙须菜生长速率的影响
• 4.2.2 DMP对龙须菜生化特性的影响
• 4.2.2.1 叶绿素a含量的变化
• 4.2.2.2 藻红素含量的变化
• 4.2.2.3 可溶性蛋白含量的变化
• 4.2.3 DMP对龙须菜抗氧化防御指标的影响
• 4.2.3.1 POD活性的变化
• 4.2.3.2 CAT活性的变化
• 4.2.3.3 GSH-PX活性的变化
• 4.2.3.4 丙二醛含量的变化
• 4.3 讨论
• 4.3.1 DMP对龙须菜生长的影响
• 4.3.2 DMP对龙须菜生化指标的影响
• 4.3.3 DMP对龙须菜抗氧化能力指标的影响
• 4.4 结论
• 5 龙须菜对重金属Cd和有机物DMP联合作用的响应
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 材料来源及预培养
• 5.1.2 方法
• 5.1.3 数据处理与分析
• 5.2 结果
• 5.2.1 Cd/DMP对龙须菜生长速率的影响
• 5.2.2 Cd/DMP对龙须菜生化指标的影响
• 5.2.3 Cd/DMP对龙须菜抗氧化防御指标的影响
• 5.3 讨论
• 5.4 结论
• 6 环境理化因子胁迫对龙须菜超微结构的影响
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 材料来源及预培养
• 6.1.2 实验设计方案
• 6.1.3 材料培养与处理
• 6.2 结果
• 6.2.1 物理因子
• 6.2.1.1 光照
• 6.2.1.2 盐度
• 6.2.1.3 温度
• 6.2.2 化学因子
• 6.2.2.1 N,P
• 6.2.2.2 Cd
• 6.2.2.3 DMP
• 6.2.2.4 Cd和DMP联合作用
• 6.3 讨论
• 6.4 结论
• 7 龙须菜在医学上的应用初探
• 7.1 材料与方法
• 7.1.1 材料
• 7.1.2 方法
• 7.1.2.1 龙须菜粗提物反应液配制
• 7.1.2.2 小鼠脾脏淋巴细胞制备
• 7.1.2.3 单克隆抗体
• 7.1.2.4 细胞内细胞因子检测
• 7.1.2.5 双阴性对照
• 7.1.2.6 统计学处理
• 7.2 结果
• 7.2.1 CD45细胞组成（或亚群）分析
• 7.2.2 脾淋巴细胞内细胞因子表达
• 7.2.3 TGF-β阳性细胞身份
• 7.3 讨论
• 7.4 结论
• 参考文献
• 读博士期间参与科研和发表论文情况
• 致谢