全 文 ：菱形藻生长及运动状态对农药草甘膦原粉的毒性响应
李培林，支崇远，李 娅，杨雨嘉，刘 超，易婷婷
(贵州师范大学生命科学学院，贵阳 550001)
摘要：[目的]以淡水底栖硅藻(Nitzschia amplectens Hustedt)为受试藻，研究农药草甘膦原粉对其生长和运动状态
的响应。[方法]以96 h EC50值、叶绿素a含量、运动状态等指标研究草甘膦对受试藻的毒性。[结果]草甘膦对受试藻96 h
EC50值为29 mg/L；草甘膦对受试藻叶绿素a含量最大抑制率63.79%；运动状态随质量浓度增长受到抑制，2~5 d最
明显。[结论]评价毒物对水环境的影响，浮游和底栖两类生物都应考虑在内。受试藻叶绿素a含量对草甘膦反应敏
感。受试藻的运动状态可综合指示草甘膦毒性。
关键词：底栖硅藻；草甘膦；毒性；叶绿素 a；运动状态
中图分类号：TQ450.2 文献标志码：A 文章编号：1006-0413(2015)02-0108-04
The Response of Nitzschia amplectens in Growth and
Kinestate to Glyphosate Original Powder
LI Pei-lin, ZHI Chong-yuan, LI Ya, YANG Yu-jia, LIU Chao, YI Ting-ting
(School of Life Sciences, Guizhou Normal University, Guiyang 550001, China)
[Aims] With Nitzschia amplectens Hustedt as research subjects, the influence of glyphsate original powder on
growth and kinestate of benthic algae was studied. [Methods] EC50(96 h), content of chlorophyll a and kinestate were
measured in acute toxicity test and subacute toxicity test. [Results] EC50(96 h) of glyphosate to Nitzschia was 29 mg/L,
which indicated the toxicity grade is middle toxicity. In subacute toxicity test, the inhibition of chlorophyll a cause by
glyphosate was observed, and the highest inhibition rate was 63.79%. The inhibition degree of kinestate increased with
increasing concentration of glyphosate, especially during 2-5 d. [Conclusions] Response of planktonic algae and
benthic algae to toxicants should be considered in order to evaluate the influences of toxicants on the water environment
comprehensively. Chlorophyll a in algae cells is very sensitive to glyphosate. The kinestate of Nitzschia amplectens can
be used as an integrated indicator of the toxicity of glyphosate.
benthic diatom; glyphosate; toxicity; chlorophyll a; kinestate
Vol.54, No.2
Feb. 2015
农药
AGROCHEMICALS
李培林, 支崇远, 李娅, 等. 菱形藻生长及运动状态对农药草甘膦原粉的毒性响应[J]. 农药, 2015, 54(2): 108-111.
收稿日期：2014-10-15，修返日期：2014-11-27
基金项目：国家自然基金(41062005)；贵州省科技厅国际科技合作项目((2012)800107)
作者简介：李培林(1987—)，男，硕士研究生，主要研究方向为环境生态学。E-mail：lplo1037@163.com。
通讯作者：支崇远，男，教授。E-mail：zhicy@163.com。
草甘膦(glyphosate)为有机磷类除草剂，具有较高的
水溶性，相对较低的土壤吸附常数，容易通过渗透转移
到浅层地下水或随雨水径流进入地表水[1]。这就有可能
污染水环境，破坏水生生态平衡。因此草甘膦类农药的
毒性研究越来越引起人们的重视。
硅藻是一种常见的水生微藻，广泛存在于各种水体
之中[2]，其初级生产量可占海洋中总初级生产量的40%[3]，
是鱼、虾、贝类的重要食物来源。
所选菱形藻(Nitzschia amplectens Hustedt)是一种可
运动底栖硅藻，附着在水下岩石上，可通过壳缝喷射胞
外蛋白聚糖(EPS)实现运动，运动方式为贴固态、半固态
基底“滑行”。它们可以通过运动进行食物摄取，规避不
利环境。
草甘膦类农药对水生生态系统的毒性研究已有较
多报道，但是毒性研究主要集中在浮游藻类上 [4-7]，未见
对淡水底栖藻类的报道。底栖藻类与浮游藻类所处生境
不同，更多的附着在同一区域，与浮游藻类差别较大。
故本文选取草甘膦原粉作为实验材料，研究了其对
菱形藻的生长、叶绿素a的含量及其运动状态的影响，以
了解草甘膦类农药对底栖藻类的影响以并探究菱形藻
运动对草甘膦农药的指示作用。
1 材料与方法
1.1 藻类的来源
本实验的藻种(Nitzschia amplectens Hustedt)藻源来
自于赤水河毕节河段，由本实验室通过纯种培养获得。
第54卷第2期
2015年2月
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第2期
1.2 实验药品
草甘膦原粉购自山东中禾化学有限公司，有效成分
含量≥95%，用去离子水配制成5 000 mg/L母液在4 ℃下
避光保存。
1.3 实验设计
1.3.1 扩大培养
实验藻种在自制培养基中进行扩大培养，自制培养基
各成分质量浓度为NH4Cl 15 mg/L，MgCl2·6H2O 12 mg/L，
CaCl2·2H2O 18 mg/L，MgSO4·7H2O 15 mg/L，KH2PO4 1.6 mg/L，
NaHCO3 50 mg/L，FeCl3·6H2O 80 滋g/L，Na2EDTA·2H2O
100 滋g/L，H3BO3 185 滋g/L，MnCl2·4H2O 415 滋g/L，ZnCl2
3 滋g/L，CoCl2·6H2O 1.5 滋g/L，CuCl2·2H2O 0.01 滋g/L，
Na2MoO4·2H2O 7 滋g/L，维生素B12 0.5 滋g/L，维生素B1
0.1 mg/L，维生素H 0.5 滋g/L。每1 000 mL培养液加土壤浸
出液50 mL，调节pH值至7.5左右。
培养条件为温度22 ℃，光照强度为1 800 lx，光暗比
为12 h颐12 h，静水培养，硅藻在对数生长期反复接种3次
后混合所有藻液，摇匀，重新分瓶后，开始下一步试验。
1.3.2 急性毒性试验
试验设置1个对比组和8个实验组，根据预试验结果
各组中草甘膦原粉的质量浓度分别为0、5、10、20、30、
40、50、60、70 mg/L。硅藻初始含量为70 000 cells/mL。由
于加入草甘膦原粉量较少几乎不会对培养液pH值产生
影响，故本试验未对添加草甘膦后的培养液进行pH值调
节。容器为100 mL三角培养瓶，培养体积为40 mL。每个
质量浓度设置3个平行组，试验所有容器和培养基均经
过121 ℃、20 min高压蒸气灭菌。培养条件与上述相同，
每天手动摇瓶2次，试验共进行96 h，0、24、48、72、96 h取
样并进行使用血球计数板计数。
由于底栖硅藻有底栖性、附壁性，无法使用分光光
度法测定藻密度，使用摇动后计数的方法也有一定的缺
陷，本试验先使用胶头滴管轻轻冲洗培养瓶底部，摇动
培养瓶直到藻液颜色均一，之后取液使用血球计数板计
数。根据预试验结果，与仅摇动相比，本方法进行计数数
量稳定性更好，更加准确。之后按照下式计算出抑制率
X (%) =(I0－I)/I0×100以抑制率作图，利用加权直线回归
法，建立线性回归方程。并计算各时间段的EC50值。
1.3.3 亚急性毒性试验
设置1个对比组和4个试验组，根据急性毒性试验结
果，设置质量浓度分别为96 h EC50，96 h EC50/2，96 h
EC50/4，96 h EC50/8。硅藻初始含量为7 000 cells/mL。容器
为500 mL三角培养瓶，培养体积为200 mL。共进行15 d，
其他条件与1.3.1相同。
在试验的前3天每天对各组进行取样，之后每2天取
样1次，共取样9次，每次取样10 mL其中5 mL进行叶绿素a
含量测定并对硅藻细胞的运动状态进行观察。
1)叶绿素a含量测定
取5 mL藻液，应用由国家环境保护总局编写的《水
和废水监测方法分析》(第4版)中叶绿素a含量的测定 [8]方
法的改进方法，即：将其中的碾磨法改为冻融法 [9]，对硅
藻叶绿素a含量进行测定。
2)硅藻运动状态观察
硅藻运动状态参数包括最大运动速度，平均运动速
度和运动硅藻占总数的比率。
将藻液滴在血球计数板上，利用血球计数板上线的
交点记录硅藻的行动距离，并用秒表计时，对计数框内
硅藻的最大运动速度和平均运动速度进行计算。
对计数框内硅藻进行计数，得出硅藻总数和30 s内
所有运动硅藻数量，并记下持续运动时间和运动状态。
以上过程按照计数框内硅藻的数量重复3~5次，其
中，最大运动速度取最大值，平均运动速度取平均值，运
动硅藻占总数的比率取各计数框中运动硅藻总数占所
有计数框中硅藻总数的比率。
2 结果与分析
2.1 草甘膦原粉急性暴露对菱形藻的影响
在不同质量浓度下草甘膦原粉胁迫下，菱形藻的生
长曲线见图1。与对比组相比，添加过草甘膦原粉的各实
验组菱形藻的生长明显受到抑制，且抑制程度与草甘膦
原粉质量浓度呈正相关，未表现出明显的毒性兴奋效
应。在5 mg/L试验组中，在24 h时抑制率较低为5.56%，之
后趋于稳定，而其他各组抑制率并无太大变化。
使用加权直线回归法分析计算，草甘膦原粉对菱形
藻各时间的EC50和95%置信区间见表1。各时间段EC50值
较为稳定，都在29.00 mg/L左右，说明随时间的延长草甘
膦对菱形藻的毒性无降低，未产生长期毒性，不会对菱
图 1 草甘膦原粉暴露下菱形藻的生长情况
李培林，等：菱形藻生长及运动状态对农药草甘膦原粉的毒性响应 109
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农 药 AGROCHEMICALS 第 卷54
形藻产生持续性影响。
2.2 草甘膦原粉慢性暴露对菱形藻的影响
2.2.1 草甘膦原粉对菱形藻叶绿素a含量的影响
在不同质量浓度的草甘膦原粉暴露下的藻液，经过
15 d培养，以叶绿素 a的质量浓度为指标的曲线见图 2。
在开始染毒的前 3 天虽然叶绿素质量浓度有一定的减
少趋势，但是并不明显，与对照组差距很小，但随时间的
推移草甘膦对菱形藻叶绿素 a 含量的抑制作用渐渐增
大，第 7天 29 mg/L的质量浓度下对叶绿素的抑制率达
到 50%，最终抑制率持续下降稳定在 60%左右。表现出
一定的质量浓度计量效应。7~13 d叶绿素 a含量保持稳
定，而在第 15天，各组叶绿素 a含量均略有增加，这可能
与草甘膦原粉分解有关[10]。
2.2.2 草甘膦原粉对菱形藻运动状态的影响
1)草甘膦原粉对菱形藻运动姿态的影响
29 mg/L质量浓度下第 5 天后、14.5 mg/L质量浓度
下第 9天后，部分菱形藻运动除沿长轴方向运动之外，
在短轴方向上出现抖动现象。
2)草甘膦原粉对运动硅藻数量占总硅藻数量的比率
的影响
经过添加不同质量浓度的草甘膦原粉暴露下的菱
形藻，各组中运动硅藻数量占总硅藻数量比率见图 3。
由图 3可知：在同等条件下随时间增长运动硅藻数量
占总硅藻数量的比率减小，暴露 1 d后随草甘膦原粉运动
硅藻数量占总硅藻数量的比率未出现明显变化。在 2~5 d
期间，随质量浓度增高硅藻占总硅藻的比率出现显著下
降。随后，虽有一定降低趋势，但是变化相对较小。由此可
见草甘膦原粉对运动硅藻的数量有一定影响。
3)草甘膦原粉对硅藻最快运动速度的影响
经过 16 d的培养，以最快运动速度为指标的曲线见
图 4。除 1 d速度无明显变化之外其他的总体运动速度
都随质量浓度的增高而降低，但是在 7 d，14.5 mg/L以及
11 d，7.25 mg/L 时出现 2 个异常值运动速度分别达到
9.17、9.35 滋m/s，速度明显的偏高。但是与该组其他慢速
运动硅藻相比，运动距离和时间均较短，快速运动 5~7 s
后就停止运动或转为慢速运动，运动方向为向有较多死
亡硅藻区域移动，即向硅含量高的区域快速移动[11]。
4)草甘膦原粉对硅藻平均运动速度的影响
经不同质量浓度草甘膦原粉胁迫 16 d后，以硅藻平
均运动速度为指标的曲线见图 5。除 1 d和 15 d之外其
他的运动速度都随质量浓度增高而降低，第 15天时的
速度增高可能与草甘膦分解有一定关系。在草甘膦的胁
迫下，硅藻的平均运动速度显著降低，第 2天 29 mg/L质
量浓度下硅藻平均运动速度为 5.26 滋m/s仅为对照组的
42%，草甘膦对菱形藻的运动速度有很大的影响。
表 1 草甘膦原粉对菱形藻的半数致死浓度
时间 /h
24
48
72
96
EC50/(mg·L-1)
28.87
28.07
29.54
29.00
95%置信区间 /(mg·L-1)
17.94~45.25
24.00~214.00
21.69~44.00
17.37~40.37
图 2 草甘膦原粉对菱形藻叶绿素 a含量的影响
图 3 不同质量浓度草甘膦暴露下对运动硅藻数量
占总硅藻数量的比率的影响
图 4 不同质量浓度草甘膦暴露下对硅藻
最快运动速度的影响
图 5 不同质量浓度草甘膦暴露下对硅藻
平均运动速度的影响
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第2期
责任编辑：李新
野外环境下硅藻运动状态受到抑制时，会导致硅藻
摄取营养物质、躲避紫外线等能力变差 [12-13]。所以在野
外，草甘膦对它的直接毒性之外还可能产生间接危害，
造成更加严重的影响。
3 讨论与结论
本实验就 96 h EC50 值 (29.00 mg/L)来看，参照《水
和废水监测分析方法》的规定 [8]为中毒，与斜生栅藻
(619.12 mg/L)[6]低毒，有很大差异，与小球藻(55.62 mg/L)[7]相
似同为中毒。原因是不同的藻类由于生理条件、生存环
境不同。另外部分草甘膦可能会沉淀至水底[14]，对底栖硅
藻产生直接影响，也是 96 h EC50值偏高的原因。所以要
更加全面准确的评价毒性物质对水生态的影响，必须同
时考虑浮游底栖两类藻类对毒物的毒性响应。
叶绿素 a含量对草甘膦的反应敏感，第 3天后含草
甘膦各组与对照组出现较大差异(P＜0.05)，而在同一天
含草甘膦各组差异较小(P＞0.05)。可见藻细胞中叶绿素a
含量对草甘膦反应敏感，少量草甘膦就可对叶绿素 a含
量产生较大影响，但是之后随质量浓度增大叶绿素 a含
量变化较小。
另外，硅藻的运动状态在草甘膦原粉的暴露下也出
现了明显变化，这表明草甘膦原粉的毒性可以影响硅藻
的运动状态。
硅藻的运动机理是从壳缝中喷出蛋白多糖黏液[15-17]，
整个过程与多种细胞器相关，可综合反映藻细胞内膜
系统、细胞能量产生等多种因素在毒物胁迫下的变化。
运动硅藻数量占总硅藻数量的比率和平均运动速
度在 2~5 d时变化较为明显。所以可以应用这 2个指标
在 2~5 d时的值来对草甘膦的毒性进行综合指示。
实验在室内进行，无法完全模拟野外环境。对草甘
膦影响硅藻运动的具体机制、硅藻对草甘膦的解毒机
制、草甘膦对野外水环境中底栖藻类的影响等方面仍需
进一步研究。
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Rallis印度第 3季度营业收入同比下降 2.8%
截至 2014年 12月 31日，Rallis 印度公司第 3季度营业收入为 38.50亿卢比，与上年同期相比下降了 2.8%。税前利润为
3.6亿卢比，息税折摊前利润为 5亿卢比，少数股权后净利润为 2.5亿卢比。
Rallis 印度总经理兼 CEO V Shankar评论说，“公司前 3季度的销售总额达到了具有里程碑意义的 150亿卢比，第 3季度销
售总额达到 40亿卢比。本季度主要农作物的价格走低，安得拉邦、马哈拉施特拉邦、古吉拉特邦的作物种植面积下降。公司的强
势品牌和高效的农民关系项目，加上 ORIGIN、HUNK、EPIC和 BLEND等新产品的推出推动了公司的市场表现。在增强的竞争压力
和需求下降的情况下，公司的国际业务依然发展良好。我们期待新杂交玉米种子和水稻种子的推出将会为公司带来更强劲的增
长。”
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