小球藻對重金屬脅迫的響應研究

王興娜 王惠芬 鹿小詩 矯強

摘? ?要：以小球藻為受試物，通過其生物量、葉綠素a含量、丙二醛含量、SOD活性等指標的變化，研究其在不同暴露時間對重金屬（Cu2+、Zn2+、Cd2+）脅迫的響應。結果表明，相同濃度的重金屬對小球藻的毒性強度順序為Cu2+>Cd2+>Zn2+;低濃度的Cu2+對小球藻的抑制作用就十分明顯;Cd2+濃度≤0.3mg/L時對小球藻的促進非常明顯，能促進小球藻的光合作用;Zn2+濃度≤0.9mg/L對小球藻的正常生長影響不大。

關鍵詞：小球藻;重金屬;葉綠素a;MDA;SOD

文章編號： 1005-2690（2019）13-0023-04? ? ? ?中圖分類號： X173? ? ? ?文獻標志碼： B

蛋白核小球藻屬綠藻綱小球藻科，屬于單細胞藻，常單生，也有多細胞聚集。小球藻細胞內的蛋白質、脂肪和碳水化合物含量都很高，又有多種維生素。此外，小球藻中還含有一種最重要的成分——小球藻促進生長因子（CGF），它具有誘發(fā)干擾素，激發(fā)人體防御、免疫組織中的巨噬細胞、T細胞和B細胞的作用，具有促進對以二噁英為代表污染環(huán)境的有害物質的解毒、排泄作用。小球藻中葉綠素的含量是螺旋藻的5～6倍，是自然界中葉綠素含量最高的。小球藻可食用和作為餌料，是一種高效的光合植物，以光合自養(yǎng)生長繁殖，分布極廣。藻類能通過吸附和吸收機制清除水中重金屬，因其成本低便于大規(guī)模養(yǎng)殖，已被成功用作廢水處理的生物吸附介質，近年來，不少研究表明可以通過藻類細胞的損傷情況反應水體污染程度。根據(jù)重金屬脅迫下小球藻生物量、葉綠素a含量、丙二醛含量、SOD酶活力的改變來反映小球藻對幾種重金屬脅迫的響應。

通過Cu2+、Zn2+、Cd2+等重金屬對小球藻脅迫后的生理生化指標與未被脅迫的小球藻進行對比，了解小球藻對Cu2+、Zn2+、Cd2+等重金屬的耐受范圍，從側面揭示重金屬毒性作用，以期為小球藻抗重金屬脅迫的研究提供可靠的參考數(shù)據(jù)，力求進一步為提高人們對水體中重金屬污染的重視及治理提供材料。

1? ?材料、試劑與儀器

1.1? ?材料

1.1.1? ?試驗藻種

蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）購于河南南華千牧生物科技有限公司。

1.1.2? ?藻種的培養(yǎng)

選用M-11培養(yǎng)基，接種量為1mL/150mL，光照強度3500Lx，溫度為30℃，定期搖晃錐形瓶3次/d，保持藻細胞為懸浮狀態(tài)，隨機調換各個錐形瓶的位置保證光照充足。

2? ?方法

2.1? ?試驗流程

在超凈工作臺內將10mL藻種接入盛有1500mL培養(yǎng)基的錐形瓶內，按照設置的條件培養(yǎng)48h，觀察培養(yǎng)48h后的小球藻，挑選長勢良好的小球藻，分裝入250mL三角瓶中，每瓶裝150mL。按設置好的濃度梯度接入滅過菌的重金屬溶液，并繼續(xù)培養(yǎng)，每隔24h測定生物量、葉綠素a、丙二醛含量和超氧化物歧化酶活性等指標，連續(xù)測定4次（24h、48h、72h、96h）。重金屬濃度梯度如表1。

2.2? ?生物量的測定

從錐形瓶中取一定量的藻液，以蒸餾水為參比，用721分光光度計在680nm處測定吸光值，連續(xù)測定4次，根據(jù)小球藻的吸光值為縱坐標，以培養(yǎng)時間為橫坐標作圖，得到小球藻的生長曲線。

2.3? ?葉綠素a含量的測定

采用甲醇萃取法。取5mL試驗所用藻液用醫(yī)用低速離心機在3500r/min下離心10min，棄去一定量的上清液，加入相同體積90%（V/V）甲醇，混合均勻，于黑暗條件下萃取6～8h，用醫(yī)用低速離心機在3500r/min下離心10min后取上清液，使用722型可見光分光光度計測定A665。

2.4? ?MDA含量和SOD活性的測定

采用硫代巴比妥酸法測定丙二醛（MDA）含量，采用氮藍四唑法測定超氧化物歧化酶活力測定超氧化物歧化酶（SOD）活性。

3? ?結果與討論

3.1? ? 重金屬對小球藻生長和增殖的影響

由圖1得知，空白組小球藻長勢最好，在96h時生物量達到最大;處理24h后，Cu2+濃度0.4mg/L以上的小球藻與空白組相比吸光值明顯下降;在Cu2+脅迫24～48h各個濃度的小球藻生物量并無大變化，48h后低濃度的Cu2+脅迫下小球藻繁殖速率開始增長，但生物量還是低于空白組;Cu2+濃度為0.4mg/L、0.6mg/L、0.8mg/L脅迫下的小球藻生物量幾乎為零。試驗得知，小球藻對Cu2+較為敏感，在低濃度時便會受到抑制，當濃度升高抑制更為明顯。Cu2+濃度達到0.4mg/L，脅迫48h后生物量接近零，濃度大于0.4mg/L時則完全受到抑制。

由圖2得知，小球藻在各個濃度Zn2+脅迫24h后生物量十分接近，當Zn2+≤0.9mg/L脅迫下的小球藻長勢總體上升，24～72h增長較為平緩，72h后增長速率最快，在96h時生物量達到頂峰;空白組或Zn2+濃度為0.3mg/L脅迫下的小球藻長勢最好并且趨勢十分接近;當Zn2+≥1.2mg/L脅迫下的小球藻前72h生物量略微下降，Zn2+濃度越大，抑制作用更明顯，Zn2+為1.2mg/L脅迫下的小球藻72h后又開始緩慢增長。