全 文 ：第 30卷第 8期
2010年 8月
环　境　科　学　学　报
　ActaScientiaeCircumstantiae
Vol.30, No.8
Aug., 2010
基金项目:国家自然科学基金项目(No.40873065, U0633006, 4077306);广东省科技计划项目(No.2007B030200002)
SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.40873065, U0633006, 4077306)andtheScienceandTechnologicalProjectof
GuangdongProvince(No.2007B030200002)
作者简介:王朝晖(1968—), 女 , 教授 , E-mail:twzh@jnu.edu.cn;＊通讯作者(责任作者)
Biography:WANGZhaohui(1968—), female, professor, E-mail:twzh@jnu.edu.cn;＊Correspondingauthor
王朝晖 ,岳文洁 ,康伟 ,等.2010.氯氰菊酯暴露对龙须菜的胁迫影响 [ J].环境科学学报 , 30(8):1658-1665
WangZH, YueWJ, KangW, etal.2010.ResponsesofthemacroalgaGracilarialemaneiformistothestressofcypermethrin, apyrethroidinsecticide
[ J] .ActaScientiaeCircumstantiae, 30(8):1658-1665
氯氰菊酯暴露对龙须菜的胁迫影响
王朝晖 1, 2, ＊ ,岳文洁 1 ,康伟1 ,杨宇峰1, 2
1.暨南大学水生生物研究所 ,广州 510632
2.热带亚热带水生态工程教育部工程研究中心 ,广州 510632
收稿日期:2009-11-12　　　修回日期:2010-01-28　　　录用日期:2010-04-08
摘要:在实验室条件下研究了不同浓度氯氰菊酯胁迫下 ,龙须菜的生长状况及藻体生理生化指标变化情况.结果表明 ,龙须菜对氯氰菊酯敏感
性较低 ,氯氰菊酯浓度低于 100μg·L-1时对龙须菜生长的抑制作用不明显.在氯氰菊酯胁迫的 24h内 ,龙须菜体内的叶绿素 a、藻红蛋白 、可溶
性蛋白 、可溶性糖含量以及超氧化物歧化酶(SOD)活性均呈现出低浓度(<5或 <10μg·L-1)促进 、高浓度(>10或 >50 μg·L-1)抑制的现
象.在本研究设置的氯氰菊酯浓度下(1～ 100μg·L-1),膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量均增加 ,呈现典型的剂量-反应关系 ,由氧自由基所
引起的膜脂过氧化是氯氰菊酯对龙须菜产生毒害作用的重要原因.低浓度暴露早期 SOD的激活以及蛋白质和糖类的促进作用对于抵抗氯氰
菊酯的过氧化胁迫具有重要作用 ,但在高浓度氯氰菊酯胁迫下 , SOD的失活致使氯氰菊酯对龙须菜产生明显毒性作用.
关键词:氯氰菊酯;龙须菜;生长;光合色素;SOD;MDA
文章编号:0253-2468(2010)08-1658-08　　　中图分类号:X171.5　　　文献标识码:A
Responsesofthemacroalga Gracilaria lemaneiformisto the stressof
cypermethrin, apyrethroidinsecticide
WANGZhaohui1, 2, ＊ , YUEWenjie1 , KANGWei1 , YANGYufeng1, 2
1.InstituteofHydrobiology, JinanUniversity, Guangzhou510632
2.EngineeringResearchCenterofTropicalandSubtropicalAquaticEcologicalEngineering, MinistryofEducation, Guangzhou510632
Received12November2009;　　　receivedinrevisedform 28January2010;　　　accepted8April2010
Abstract:ThegrowthbehaviorandphysiologicalresponsestopyrethroidstresseswereinvestigatedthroughtheexposureofGracilarialemaneiformisto
diferentconcentrationsofcypermethrin.ThegrowthofG.lemaneiformiswaslesssensitivetocypermethrincomparedtomicroalgaeandaquaticanimals,
andlowcypermethrin(<100 μg·L-1)didnotinhibitthegrowth.However, quickandsignificantphysiologicalresponsesoccurredwhenG.
lemaneiformiswasexperiencedtocypermethrin, andalbiochemicalparametersvariedsignificantlywithin24 hexposure.Chlorophyla(Chl.a),
phycoerythrin, (PE), solubleprotein, solublesugar, malondialdehyde(MDA), andsuperoxidedismutase(SOD)activitywassignificantenhancedat
lowconcentrations(<5or10μg·L-1)whilewasinhibitedathighconcentrationsofcypermethrin(>10or50μg·L-1).Ageneraldose-dependence
increaseinMDAlevelwasobservedunderthecypermethrinconcentrationsofthisexperiment(1～ 100μg·L-1), whichrevealsthatthetoxicefectof
cypermethrinwasprobablyexertedthroughlipidperoxidationbyfreeradicalgeneration.OurresultssuggestthattheactivationofSODandpromotionof
proteinandsugarcontentatearlyexposureunderlowconcentrationsareimportanttocounteracttheoxidativestressinducedbycypermethrin, andthe
inactivationofSODathighconcentrationsmaybecrucialtothegrowthinhibitionofG.lemaneiformisbycypermethrin.
Keywords:cypermethrin;Gracilarialemaneiformis;growth;superoxidedismutase(SOD);malondialdehyde(MDA);photosynthesispigment
1　引言(Introduction)
拟除虫菊酯农药是一类含有苯氧基的环丙烷
酯 ,自 20世纪 70年代推广以来 ,因其高效 、广谱 、低
毒 、安全等特点而得到广泛使用 (Amwegetal.,
2005).在水产养殖方面 ,拟除虫菊酯农药主要用于
养殖动物的寄生虫病害防治(Hartetal., 1997).虽
然拟除虫菊酯对贝类的毒性相对较低 , 如氯氰菊酯
和氰戊菊酯对栉孔扇贝的 96 h半致死浓度(LC50)
分别为 0.24、1.74 mg·L-1(谭晓珍等 , 2005),但它
DOI :10.13671/j.hjkxxb.2010.08.028
8期 王朝晖等:氯氰菊酯暴露对龙须菜的胁迫影响
们对鱼类和其它水生动物毒性很高 ,对鱼类的 96h
LC50值为 1 ～ 10 μg·L-1(Clarketal., 1989;Yilmaz
etal., 2004),而对水生甲壳类毒性更高 , LC50值低
至 0.005 ～ 0.20 μg·L-1 (Clarketal., 1989;Ernst
etal., 2001).此外 ,拟除虫菊酯农药属于疑似环境
激素类 ,对浮游动物的生长繁殖具有较高的慢性毒
性和一定的致突变能力 ,应用因子 AF值介于 0.004
～ 0.012之间(谭亚军等 , 2004).
由于拟除虫菊酯农药的大量使用 ,使得拟除虫
菊酯农药可通过河流和地表径流等途径进入河口
和海湾 ,同时 ,养殖海域拟除虫菊酯自身污染也在
逐渐加剧 ,致使养殖海域拟除虫菊酯污染日趋严重
(Sããnchezetal., 2005).值得注意的是 ,拟除虫菊
酯能影响水生态系统的结构和功能 ,使水生态系统
群落结构发生改变 (Friberg-Jensen, etal., 2003;
Medinaetal., 2004).
龙须菜(Gracilarialemaneiformis)是在我国普遍
栽种的一种大型经济海藻 ,具有环境适应能力强 、
生长快 、经济价值较高等特点.近年来 ,龙须菜在海
洋环境修复中的作用受到广泛关注 ,研究表明 ,龙
须菜对污染环境具有较强的耐受力和清洁作用 ,是
海洋污染生物防治的重要材料(杨宇峰 , 2003;安鑫
龙 , 2009).本课题组前期的研究工作表明 ,氯氰菊
酯对海洋微藻具有一定毒性 ,对海洋微藻生长的 96
h半抑制浓度 (IC50 )为 75 ～ 227 μg·L-1 (Wang
etal., 2010).为了进一步探讨大型海藻对拟除虫
菊酯农药的耐受能力 ,本文通过研究龙须菜对氯氰
菊酯胁迫的响应 ,以了解龙须菜在拟除虫菊酯污染
环境中的生长状况 ,并为海洋环境的保护提供科学
依据.
2　材料与方法(Materialsandmethods)
2.1　龙须菜的来源与驯养
实验用龙须菜取自广东省汕头市南澳养殖区 ,
实验前于海藻通用的 f/2培养基(Guilard, 1983)中
驯化培养一周 , 培养基所用人工海水由 Redcoral
Sea牌海盐配制 , pH为 7.9±0.1,盐度为 31 ～ 33,水
温 (20±1)℃,光照强度为 100μE·min-2 s-1 ,光暗
比为 12 h∶12h.
2.2　实验设计
2.2.1　氯氰菊酯对龙须菜生长的影响　氯氰菊酯
为广东立威化工有限公司生产的含 10%氯氰菊酯
乳油 ,用丙酮分别配制成 1、5、 10、 50、 100、 500和
1000 mg·L-1的母液.根据预备实验结果 ,设置一个
对照组和 7个实验组.实验容器为 1000 mL烧杯 ,内
装 800 mLf/2培养基 ,添加 0.8 mL相对应的氯氰
菊酯母液 ,使各实验组浓度分别为 1、5、10、50、100、
500和 1000 μg·L-1 ,这样每个实验组丙酮含量为
1∶1000(V/V),对照组中添加同样体积的丙酮 ,每组
设 3个平行.
挑选生长良好的健康藻体 ,用滤纸吸干表面水
分 ,准确称取 24份龙须菜 ,每份 3 g,投入各烧杯中 ,
每天观察龙须菜生长状况.培养条件与 2.1节相同 ,
实验周期为 26 d,每 2d捞出龙须菜 ,用滤纸吸干表
面水分后称重.
2.2.2　龙须菜藻体生化指标及抗氧化能力的变化
　实验设置 5个浓度组和 1个对照组 ,实验组氯氰
菊酯浓度分别为 1、5、10、50、100 μg·L-1 ,每组 3个
平行.实验容器 、容量及培养条件与 2.2.1节相同.
实验周期为 96h,分别在 0、6 、12 、24 、48和 96 h时
取样 ,龙须菜用蒸馏水快速冲洗后 ,吸干水分 ,准确
称取两份龙须菜 , 每份 0.2 g,一份用于藻红蛋白
(PE)、叶绿素 a(Chl.a)、可溶性蛋白以及超氧化物
歧化酶(SOD)活性测定 ,另一份用于可溶性糖含量
和丙二醛(MDA)含量的测定.
2.3　分析测定
2.3.1　藻红蛋白(PE)的测定　龙须菜体内 PE的
测定方法根据余江等(2007)的方法进行 ,取 0.2 g
龙须菜 ,加入 1mL0.1mol·L-1 pH为 7.8的磷酸缓
冲液 ,冰浴研磨 ,再用磷酸缓冲液清洗研磨器 ,并定
容到 5mL.然后在 4℃、8000 r·min-1下离心 10min,
取上清用于藻红蛋白测定.以磷酸缓冲液作参比 ,
于 565 nm处测定吸光值.藻红蛋白的含量(CPE,
mg·g-1)根据如下公式计算:
CPE =12.4 ×A565 ×Ve/ (I×W ×1 000)(1)
式中 , 12.4为藻红蛋白吸收系数的倒数 , A565为藻红
蛋白在 565 nm处的吸光值 , Ve为萃取液(磷酸缓冲
液)的体积(5 mL), I为比色皿的光径(cm), W为所
取藻体的鲜重(0.2 g).
2.3.2　叶绿素 a(Chl.a)含量测定　在上述离心沉
淀物中加入 5 mLN-N-二甲基甲酰胺 (DMF), 于
4℃避光萃取 24 h,然后在 4℃、6000r·min-1下离心
10min,取上清.以 DMF为对照 ,分别测定 625、647、
664和 750 nm处的吸光值.叶绿素 a含量(CChl.a,
mg·g-1)的计算公式为:
CChl.a=[ 12.65 (A664 -A750)-2.99 (A647 -
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环　　境　　科　　学　　学　　报 30卷
A750)-0.04 (A625 -A750)] ×Ve/(I×W ×1000)
(2)
式中 , A750、A664 、A647 、A625分别为波长 750、 664、647、
625nm处的吸光值 , Ve为萃取液(DMF)的体积(5
mL), I为比色皿的光径(cm), W为所取藻体的鲜
重(0.2 g).
2.3.3　可溶性蛋白含量及超氧化物歧化酶(SOD)
活性测定　采用测定藻红蛋白时提取的上清液 ,测
定可溶性蛋白含量和 SOD活性 ,可溶性蛋白含量采
用考马斯亮蓝法测定(Bradford, 1976),采用牛血清
蛋白作标准曲线;SOD活性采用氮蓝四唑(NBT)法
测定 (Beauchampetal., 1971),以抑制 50%氮盐四
唑(NBT)光化学还原作用的酶量为一个 SOD单位
(U).
2.3.4　可溶性糖和 MDA含量测定　可溶性糖和
MDA测定采用硫代巴比妥酸 (TBA)法 (Health
etal., 1968).将 0.2 g龙须菜加三氯乙酸研磨 ,定
容至 2mL,以 8000r·min-1离心 10 min,取上清液 1
mL并加 2mL硫代巴比妥酸 ,然后在沸水中加热 15
min,迅速放入冰中冷却 ,测定 450、532、600 nm处的
吸光值.
CMDA=[ 6.45 ×(A532 -A600)-0.56 ×A450)×
Ve/W (3)
C可溶性糖 =11.71×A450 ×Ve/W (4)
式中 , CMDA为 MDA含量(μmol·g-1), C可溶性糖为可溶
性糖含量(mg·g-1), A450、A532、A600分别为波长 450、
532、600nm处的吸光值 , Ve为萃取液(DMF)的体积
(2mL), W为所取藻体的鲜重(0.2 g).
2.4　氯氰菊酯环境稳定性测定
2.4.1　氯氰菊酯降解实验设置　氯氰菊酯分解实
验在 2000mL三角瓶中进行 ,内置 2000mLf/2培养
基.设置 10和 100μg·L-1两个氯氰菊酯浓度 ,每个
浓度各设 3个平行.三角瓶在与龙须菜同样的培养
条件下培养 ,在 24、72、96 h从每个三角瓶中取出
500mL水样 ,用 GC/MS测定氯氰菊酯浓度.
2.4.2　氯氰菊酯 GC/MS检测　水样通过 C18固相
萃取柱(C18 SPEcartridge, Waters, USA)进行浓缩
收集.先用 10 mL石油醚 +乙酸乙酯(95∶5, V/V)淋
洗 C18固相萃取柱 ,以 10mL甲醇在低真空下活化萃
取柱 ,再用 10 mL纯水平衡.上样 500 mL,使水样连
续的通过固相萃取柱 ,控制流速为 2 ～ 3 mL·min-1.
水样全部抽完后 ,用 5mL纯水洗涤样品瓶 ,然后在
真空下继续抽气干燥 30 min.最后用 10 mL石油醚
+乙酸乙酯(95∶5, V/V)分两次洗脱萃取柱 ,收集洗
脱液 ,经铺有无水硫酸钠(玻璃棉支撑)的漏斗过滤
于刻度试管中 ,再用石油醚 +乙酸乙酯(95∶5, V/V)
洗涤漏斗 ,合并有机相 ,用 N2吹至近干 ,然后用丙酮
定容至 0.5 mL,经 0.22μm的针式过滤器移入棕色
进样瓶中保存 , 密封冷藏于 4℃待测 (陈剑刚 ,
2005).
检测时 , 将 1 μL待测样品注入 GC/MS柱
(restek, 30m×0.25mm×0.25μm), GC/MS型号为
Shimadzu GCMS-QP2010 Plus ( Shimadzu
Corporation, Japan).升温程序为初始温度 80 ℃持
续 1 min,以 30℃·min-1速度升温至 150℃, 再以
10℃·min-1速度升温至 280℃,停留 7 min.采用不分
流进样 ,柱流量恒定为 0.80mL·min-1 ,离子源温度
为 220 ℃, GC-MS接口温度为 250℃,采用 SIM模
式进行质谱全扫描 ,载气为 He(陈剑刚 , 2005).
2.4.3　氯氰菊酯标准曲线的测定　精确称取 2.5
mg氯氰菊酯标准样品 (纯度 >98%, forHPLC,
Sigma-AldrichCompany, USA)溶于甲醇中 ,用 25mL
容量瓶定容至刻度 ,即得 100 mg·L-1的氯氰菊酯标
准溶液的母液 ,用丙酮配制成浓度为 1、5、10、20、50
和 100 μg·L-1的氯氰菊酯标准溶液.在上述色谱条
件下进行测定 ,发现氯氰菊酯的峰面积(x)与质量
浓度 (y)呈良好的线性关系 (y=70490000x-
2017000, R2 =0.94),样品的回收率为 73.42% ±
14.58% (n=6).
2.5　统计分析
所有实验结果均为 3个实验组数据的平均值 ,
数据误差线为标准差 ,实验结果采用统计软件 SPSS
13.0进行显著性差异分析.
3　结果(Results)
3.1　氯氰菊酯对龙须菜生长的影响
龙须菜在不同氯氰菊酯浓度下的生长状况见
图 1.由图 1可知 ,龙须菜对氯氰菊酯具有较强的抵
抗能力 ,低浓度组(1、5 μg·L-1)的龙须菜重量与对
照组无显著差异 ,中等浓度(10、50 μg·L-1)氯氰菊
酯对龙须菜生长具有显著促进作用(p<0.05),而
当龙须菜暴露于高浓度(≥100 μg·L-1)氯氰菊酯
时 ,其生长受到明显抑制(p<0.05).培养的第 16 ～
18d,各实验组龙须菜相继进入生长衰退期 ,出现藻
体变白 、藻丝变细的现象 ,培养基也由于藻体的破
碎和降解变得浑浊.
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8期 王朝晖等:氯氰菊酯暴露对龙须菜的胁迫影响
图 1　不同浓度氯氰菊酯对龙须菜生长的影响
Fig.1　ThegrowthofGracilarialemaneiformisexposedtodiferent
concentrationsofcypermethrin
图 2　氯氰菊酯胁迫对龙须菜光合色素含量的影响(a.Chl.a,
b.PE)
Fig. 2 　 Contentsofphotosynthesispigmentsin Gracilaria
lemaneiformisexposedtodifferentconcentrationsof
cypermethrin(a.Chl.a, b.PE)
3.2　氯氰菊酯对光合色素的影响
由图 2可知 ,在氯氰菊酯胁迫下 ,龙须菜体内的
色素(包括 PE和 Chl.a)含量变化表现出低浓度促
进 、高浓度抑制的现象 ,色素的变化在 12h时最为明
显 ,随着暴露时间的延长 ,色素含量逐渐恢复至正
常水平.低浓度(≤5 μg·L-1)氯氰菊酯组中 , Chl.a
含量在暴露的 12 h内持续升高 ,其中 , 5 μg·L-1浓
度组对 Chl.a含量的促进作用最为明显(p<0.01),
12h时该组 Chl.a含量为对照组的 1.08倍;而高浓
度(50、100 μg·L-1)氯氰菊酯则使 Chl.a含量明显
下降(p<0.05或 p<0.01);中等浓度(10μg·L-1)
组中的 Chl.a含量基本保持稳定 ,并与对照组差别
不大(图 2a).
低浓度(≤10μg·L-1)氯氰菊酯暴露对龙须菜
体内 PE含量有促进作用(图 2b),且促进作用随农
药浓度的升高而升高 ,而高浓度(≥50 μg·L-1)暴
露则使龙须菜体内 PE含量降低.暴露 6 h时 , 5
μg·L-1和 10μg·L-1浓度组中 PE含量显著增高(p
<0.01),而 100μg·L-1浓度组中的 PE含量则显著
降低(p<0.01), 1 μg·L-1和 50 μg·L-1浓度组中的
PE含量无显著差异.暴露 12 h时 ,低浓度组的促进
作用和高浓度组的抑制作用更加明显 ,除 1 μg·L-1
浓度组外 ,其余各浓度组中的 PE含量均呈现显著
差异(p<0.01).暴露 24h后 ,各浓度组中的 PE含
量逐渐与对照组趋于一致;至 96 h时 ,各浓度组与
对照组无显著差异.
3.3　氯氰菊酯对藻体内含物含量的影响
与藻体内色素含量变化规律相似 ,在氯氰菊酯
胁迫下 ,藻体中的细胞内含物(可溶性蛋白 、可溶性
糖)也在暴露初期(24h内)变化较为显著 ,呈现出
低浓度(≤5μg·L-1)促进 、高浓度(≥10 μg·L-1)
抑制的现象(图 3).各浓度组可溶性蛋白含量在 12
h时分别达到最大值或最小值 , 5 μg·L-1浓度组中
藻体内可溶性蛋白含量为 25.82 mg·g-1 ,是对照组
的 1.08倍;而 50 μg·L-1和 100 μg·L-1浓度组藻体
内的可溶性蛋白含量为 18.61和 17.22 mg·g-1 ,仅
为对照组的 77.9%和 72.1%.24 h后 ,各浓度组藻
体内可溶性蛋白含量趋于稳定 ,实验组之间的差异
也逐渐减小(图 3a).
细胞内可溶性糖对氯氰菊酯的响应较为迅速
(图 3b),暴露 6 h时 , 5 μg·L-1浓度组和高浓度组
(50、100μg·L-1)细胞内的可溶性糖含量就与对照
组存在显著差异(p<0.01);12h时 ,各浓度组均与
对照组存在显著差异(p<0.01).此后各浓度组细
胞内可溶性糖含量逐渐与对照组趋于一致.
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环　　境　　科　　学　　学　　报 30卷
图 3　氯氰菊酯胁迫下龙须菜细胞内含物含量的变化(a.可溶
性蛋白 , b.可溶性糖)
Fig. 3　ContentsofcelinclusionsinGracilarialemaneiformis
exposedtodiferentconcentrationsofcypermethrin(a.
solubleprotein, b.solublesugar)
图 4　氯氰菊酯对龙须菜 SOD活性的影响
Fig. 4　EfectsofcypermetrhinonSODactivityinGracilaria
lemaneiformisduringa96hexposure
3.4　氯氰菊酯对藻细胞抗氧化能力的影响
由图 4可知 ,龙须菜体内抗氧化酶 SOD活性对
氯氰菊酯胁迫的响应也较为迅速 , 龙须菜在 50
μg·L-1以上浓度组暴露 6 h,氯氰菊酯能显著抑制
SOD活性(p<0.05);5 μg·L-1浓度组中 SOD活性
明显受到激活 , 1μg·L-1和 10μg·L-1浓度组的 SOD
活性与对照组无显著差异.暴露 12 h时 ,各浓度组
间的 SOD活性差异最为明显 , 低浓度组 (1、 5
μg·L-1)对 SOD活性有显著促进作用(p<0.05),
其中 , 5 μg·L-1浓度组的 SOD活性为 28.8 U·g-1 ,
是对照组的 1.33倍;高浓度组(50、100 μg·L-1)对
SOD有显著抑制作用 (p<0.01);中等浓度 (10
μg·L-1)组的 SOD活性与对照组无显著差异.暴露
24h时 ,低浓度组的 SOD活性开始下降 ,而高浓度
组(50、100 μg·L-1)的 SOD活性降到最低 ,其中 ,
100 μg·L-1浓度组的 SOD活性为 11.3 U·g-1 ,仅为
对照组的 56.8%.48 h后 ,各浓度组的 SOD活性趋
于稳定 ,相互之间无显著差异.
3.5　氯氰菊酯对藻细胞膜脂质过氧化的影响
MDA是膜脂质过氧化的重要指标 , MDA含量
增加说明膜脂质氧化程度上升.在所有监测指标
中 , MDA含量对氯氰菊酯响应最为迅速和敏感 ,且
均随农药浓度的升高而增加(图 5).由图 5可知 ,暴
露 6h时 ,各浓度组对藻体内 MDA含量均有显著促
进作用(p<0.01);12h时促进作用更为明显 ,其中 ,
100 μg·L-1浓度组藻体内 MDA含量为对照组的
1.37倍;12h后 ,各浓度组藻体内 MDA含量逐渐下
降;48h后 ,各浓度组藻体内 MDA含量与对照组无
显著差异.此外 ,对照组藻体内 MDA含量在培养初
期也有所上升 ,可能与培养初期环境的改变有关.
图 5　氯氰菊酯对龙须菜MDA含量的影响
Fig.5　EfectsofcypermetrhinonMDAcontentinGracilaria
lemaneiformisduringa96hexposure
3.6　氯氰菊酯的自然降解
表 1显示了氯氰菊酯的自然降解情况.由表 1
可知 ,氯氰菊酯浓度在 24h内迅速下降 , 大约有
20%的氯氰菊酯被降解;96h后 ,两个浓度组的氯氰
菊酯均降解了 50%以上 , 10 μg·L-1和 100 μg·L-1
浓度组中氯氰菊酯残留量分别为 4.79和 31.6
μg·L-1.　
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8期 王朝晖等:氯氰菊酯暴露对龙须菜的胁迫影响
表 1　 96h内氯氰菊酯的残留量和自然降解率
Table1　Residueconcentrationanddecompositionpercentageofcypermethrinin96hours
时间 /h 残留量 /(μg·L
-1)
10μg·L-1浓度组 100μg·L-1浓度组
自然降解率
10μg·L-1浓度组 100μg·L-1浓度组
0 10 100 0 0
24 8.39±2.39 77.81±19.53 16.13% 22.19%
48 7.31±1.21 41.65±15.98 26.87% 58.35%
96 4.79±1.14 31.61±10.20 52.09% 68.39%
4　讨论(Discussion)
龙须菜对氯氰菊酯较不敏感 ,敏感性远远低于
鱼类和水生甲壳类等水生动物 (Clarketal.,
1989),同时 ,也低于海洋微藻(Wangetal., 2010).
本研究表明 , 50 μg·L-1氯氰菊酯仍对龙须菜生长具
有显著的促进作用 , 100 μg·L-1以上的浓度才会对
龙须菜生长产生明显抑制作用 ,这种低浓度促进 、
高浓度抑制现象是有毒有机物对藻类生长影响中
的普遍现象(李钦等 , 2004;余江等 , 2007).低浓度
有毒物质对藻类生长的增益现象属于生物对毒物
的 “兴奋效应 ”,在低浓度条件下 ,毒害和降解两个
过程同时存在 ,当降解过程占主导地位时 ,污染物
对藻类伤害小 ,而且能促进其生长;而当污染物浓
度超过生物的耐受限度时 , 则会产生毒害作用 ,并
抑制藻类生长.在海水养殖区 ,氯氰菊酯作为病害
防治的极限浓度为 5μg·L-1(Medinaetal., 2004),
在自然水体中拟除虫菊酯浓度一般为 0.02 ～ 3.00
μg·L-1(Friberg-Jensenetal., 2003).由此可见 ,自
然海水中的氯氰菊酯水平不会对龙须菜的生长产
生抑制作用 ,反而具有一定的促进作用.因此 ,龙须
菜作为拟除虫菊酯污染海区的生物修复材料具有
一定可行性.
龙须菜体内的各种生理生化指标对氯氰菊酯
的敏感性较强 ,在氯氰菊酯还未抑制龙须菜的生长
甚至还处于促进阶段时 ,其体内的各种生理生化指
标就已受到明显影响 ,一般呈现出低浓度促进 、高
浓度抑制的现象 ,但所有生化指标均在暴露 48h后
趋于正常.氯氰菊酯是一种酯类物质 ,在环境中较
容易降解(Medinaetal., 2004),本研究中也发现其
降解速度较快.因此 ,在本实验中 ,暴露 48h后各种
生化指标均趋于正常 ,一方面是由于藻细胞对氯氰
菊酯胁迫的适应 ,另一方面与培养液中氯氰菊酯浓
度的降低有一定的关系.而在 26d的长时间暴露实
验中 ,虽然暴露后期高浓度组的氯氰菊酯浓度也下
降 ,但由于其较高的起始浓度(1000 μg·L-1)严重
破坏了藻细胞结构 ,即使暴露后期农药浓度出现下
降 ,也无法使藻细胞生长恢复正常.
叶绿素 a(Chl.a)是所有光能自养生物共同拥
有的光合色素 ,低浓度氯氰菊酯能使龙须菜体内的
Chl.a含量增加 ,从而保证胁迫条件下藻体光合作
用的需求和生长需要;而高浓度的氯氰菊酯胁迫则
干扰了色素的合成 , 并导致色素的降解 , 从而使
Chl.a含量急剧下降.龙须菜作为一种红藻 ,其捕光
色素为包括藻红蛋白 、藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白在内
的藻胆蛋白.藻红蛋白位于藻胆体复合结构的外
端 ,能直接吸收光能 ,作为天线色素参与光合作用 ,
也易受环境因素的影响(Shenetal., 1995),此外 ,
藻红蛋白也是藻体内氮的重要储存物质 (安鑫龙 ,
2009).低浓度氯氰菊酯对藻红蛋白有促进作用 ,说
明在胁迫环境下 ,龙须菜通过主动合成大量藻红蛋
白加快能量的积累和营养物质的贮备 ,以适应胁迫
环境;但是 ,当氯氰菊酯浓度高于龙须菜可以承受
的限度后 ,藻体内正常的生命活动便会受到干扰破
坏 ,藻红蛋白的合成受阻 ,藻体颜色由红褐色转为
棕黄色甚至白色.
可溶性蛋白和可溶性糖均为植物细胞内含物
的重要组分 ,细胞内可溶性蛋白和糖含量的提高 ,
有助于维持植物细胞的正常代谢 ,而某些抗性蛋
白 、氨基酸含量的增加还能提高植物的抗逆性
(Kumaretal., 2008).研究显示 ,低浓度有机物能
促进藻类体内可溶性蛋白含量 (Rajendranetal.,
2007;Kumaretal., 2008).但高浓度氯氰菊酯胁迫
会对蛋白质和糖分的合成与代谢产生破坏作用 ,从
而使细胞内糖分和蛋白含量下降 ,而这些细胞内物
质含量的下降可能与细胞内活性氧自由基水平以
及蛋白酶含量的上升有关 (Leitaoetal., 2003;
Kumaretal., 2008).
大部分环境胁迫能诱导植物细胞产生活性氧
自由基 ,在正常的生理条件下 , 细胞内活性氧含量
极低 ,活性氧的产生和清除均处于一种动态平衡 ,
但在胁迫条件下 ,活性氧的清除常常受到抑制 ,能
1663
环　　境　　科　　学　　学　　报 30卷
引起膜脂过氧化及细胞膜伤害 ,严重时会导致细胞
死亡(Smirnof, 1993).SOD是机体最为重要的活性
氧自由基清除酶类 ,对机体细胞有保护作用(Beyer
etal., 1991).当龙须菜受到低浓度氯氰菊酯胁迫
时 , SOD活性上升 ,以增强藻体对活性氧的清除能
力 ,保持自由基的平衡;而当龙须菜受到高浓度氯
氰菊酯胁迫时 , SOD活性受到显著抑制 ,造成活性
氧的积累和细胞的损害 ,龙须菜的生长也因此受到
明显抑制.MDA是衡量膜脂质过氧化程度的一个重
要指标 ,随着氯氰菊酯浓度的增加 ,细胞内 MDA含
量增加 ,导致膜脂质过氧化程度和细胞破坏程度增
大.MDA含量对氯氰菊酯响应较为敏感且极为迅
速 ,并呈现出明显的剂量 -反应关系.这说明由氧自
由基所引起的膜脂质过氧化是氯氰菊酯对龙须菜
毒害作用的重要原因 ,在低浓度氯氰菊酯暴露早
期 , SOD的激活及其他生化组分的促进作用对于抵
抗氯氰菊酯的过氧化胁迫具有重要作用;但高浓度
氯氰菊酯胁迫下 , SOD的失活导致氯氰菊酯对龙须
菜产生一定毒性效应.此外 , MDA是龙须菜在氯氰
菊酯胁迫下的敏感响应指标 ,可作为氯氰菊酯污染
监测的生物标记物.
5　结论(Conclusions)
1)龙须菜对氯氰菊酯敏感性较低 ,自然水体中
氯氰菊酯的污染水平不会影响龙须菜的正常生长 ,
因此 ,其作为拟除虫菊酯污染海区的生物修复材料
具有一定可行性.
2)在低浓度氯氰菊酯胁迫下 ,藻细胞体内光合
色素 、可溶性蛋白和可溶性糖含量增加 ,同时 , SOD
酶活性也得到提高 ,加强了藻细胞对胁迫环境的适
应 ,从而使藻体生长并未受到明显影响;而当胁迫
强度提高时 ,藻细胞各项生理生化指标均会受到明
显抑制.
3)膜脂过氧化是氯氰菊酯对龙须菜产生毒害
作用的重要原因 , MDA是龙须菜对氯氰菊酯胁迫响
应的敏感指标.
责任作者简介:王朝晖(1968—), 女 , 教授 , 博士 , 主要从事
海洋环境与赤潮研究.
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