全 文 ：收稿日期:2012 11 29
基金项目:国家水体污染控制与治理科技重大专项项目
(2012ZX07506 003)。
作者简介:张皓(1984—) ，男，工程师，硕士，主要从事生物多样
性和生态毒理方面的研究。
·解析评价· doi:10． 3969 / j． issn． 1674 6732． 2012． 06． 014
重金属镉胁迫下氮磷对江蓠体内主要抗氧化酶活性的
影响
张 皓
(常州市环境监测中心，江苏 常州 213001)
摘 要:以大型海藻细基江篱繁枝变种(Gracilaria tunuistipitata Var Liui)为实验材料，研究重金属 Cd2 +胁迫下，无机氮磷作
用对藻体各类抗氧化酶类活性的影响，为进一步探索重金属和营养盐复合污染下江蓠对水体的修复能力奠定一定的理论基
础。实验结果显示:适当浓度 N、P(560 μmol /L、56 μmol /L)的添加能提高藻体内各主要抗氧化酶的活性，降低 Cd2 +对藻体的
毒害作用。不加入 N、P或加入过量的 N、P(2 160 μmol /L、216 μmol /L)均会抑制藻体内各主要抗氧化酶的活性。从总体上看，
同时加入 N、P要比加入单一的营养盐更有利于提高藻体内各主要抗氧化酶的活性，增强藻体的抗氧化能力。
关键词:细基江篱繁枝变种;镉胁迫;抗氧化酶
中图分类号: 文献标识码: 文章编号:1674 6732(2012)06 0046 04
The Effect on the Activity of Gracilarias Antioxidant Enzymes in Different Conditions of Ni-
trogen and Phosphorus under Cadmium Stress
ZHANG Hao
(Changzhou Environmental Monitoring Center，Changzhou，Jiangsu 213001，China)
ABSTRACT:In this experiment，we used large algae (Gracilaria tunuistipitata Var Liui)as a base of experimental materials to study
the impact of N，P on the antioxidant enzymes of Gracilaria under cadmium stress． Through those experiments，we wanted to lay the
theoretical foundation of the Gracilaria＇s repair capacity of the water in order to further explore the combined pollution of heavy metals
and nutrients． The result showed that adding appropriate concentration of N，P(560 μmol /L，56 μmol /L)could improve the activity
of antioxidant enzymes inside algae，however without N，P or adding excess N，P(2 160 μmol /L，216 μmol /L)could restrain the ac-
tivity． Overall，adding N，P at the same time was better than adding a single nutrient in improving the activity of antioxidant enzymes
inside algae and increasing the antioxidant capacity of algae．
KEY WORDS:Gracilaria tunuistipitata Var Liui;cadmium stress;antioxidant enzymes
0 引言
近年来，随着沿海经济建设的不断发展，近海养
殖水域富营养化和重金属污染的趋势愈加严峻［1，2］。
已有许多学者开展了利用江蓠对富营养化海域进行
生物修复的研究［3，4］，而有关江蓠对于海域富营养化
和重金属复合污染的生物修复和生物监测的报道十
分鲜见。由于营养盐和重金属对水体的污染几乎是
同步进行的，这些污染物之间或多或少地存在一定
的相乘或拮抗作用，无法根据它们各自独立的作用
过程来预测其共同导致的环境影响［5］。因而，研究
它们对近海养殖水域生态环境的复合作用显得十分
必要。江蓠是经济价值较高的海藻，广泛分布在世
界的热带、亚热带和温带地区。它在现代食品工业、
化妆品工业、生物工程研究和生态修复等方面具有
广泛的应用前景［6］。因此，本实验选用大型海藻细
基江篱繁枝变型(Gracilaria tunuistipitata Var)为实
验材料，研究在重金属 Cd 胁迫下，不同浓度氮磷营
养盐地加入对江蓠藻体内各主要抗氧化酶活性的影
响。这对于进一步探索江蓠 Cd 耐受机制以及重金
属和营养盐复合污染条件下，江蓠对水体的实际修
复能力均有十分重要的理论意义［7］。
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第 4卷 第 6期
2012年 12月
环 境 监 控 与 预 警
Environmental Monitoring and Forewarning
Vol． 4，No． 6
December 2012
1 材料与方法
1． 1 实验材料
试验用江蓠采自福建沿海，经空运带回实验室
后的鲜活藻体除去表面附着杂藻，用过滤海水冲洗
干净，移植到光照条件下盛有 15 L 水体的水族箱
(容积为 20 L)中预培养，加入 f /2 配方的微量元素
并保持 NP饥饿(不加 NP)，水体盐度为 28，pH值为
8． 0，水温为 23 ± 0． 5℃;光照周期为 12L∶12D，强度
为 80 μmol． photons． m －2 ． s －1。期间每隔 2d 添加除
NP以外的营养盐 1次，每天不定时搅水或充气 4 ～6
次以保持藻体健康。
1． 2 实验方法
根据预先进行的 N、P和 Cd2 +单因子试验结果，
将三种因素均设定为零、中、高三个水平，N 按
NH4 + -N∶ NO3 － -N = 3∶ 1、P 以 PO43 － -P 形式添加，
均为每 2 d 加富一次，以保持浓度。按下表所示进
行组合并分组，每组设 2 个平行。在每个 500 mL水
体的三角瓶内分别装入健康藻体 3 ± 0． 2 g，并按照
实验设计的浓度梯度分别加入培养液和 CdCl2。实
验结果采用 F值方差分析法进行显著性差异分析。
取 α = 0． 05，此时 F ＞ 19 时，有显著性差异;F≤19
时，无显著性差异。
表 1 不同 N、P浓度条件下，
江蓠对 Cd胁迫生理生化响应的实验分组
组号 N/(μmol /L) P /(μmol /L) Cd /(mg/L)
1 0 216 2． 5
2 0 0 2． 5
3 2 160 0 2． 5
4 560 0 2． 5
5 560 216 2． 5
6 560 56 2． 5
7 0 56 2． 5
8 2 160 56 2． 5
1． 3 实验设计
SOD酶，过氧化氢酶(CAT)，过氧化酶(POD)等
抗氧化酶活性的测定采用南京建成生物工程研究所
的试剂盒，统一按照说明书进行测定和计算。
2 结果与分析
2． 1 Cd胁迫环境下，不同 N、P浓度对江蓠 SOD活
性的影响
图 1显示了在 Cd胁迫条件下，N盐浓度变化对
江蓠 SOD活性的影响。随着 N盐浓度的增高，江蓠
的 SOD活性均呈现出先上升后下降的趋势。经方
差分析显示，当 N 盐浓度为 560 μmol /L 时，江蓠
SOD活性均分别显著高于相应其他各组(p ＜0． 05)，
当 N盐浓度为 2 160 μmol /L时，江蓠 SOD活性均分
别显著低于相应其他各组(p ＜ 0． 05);同一 N 盐浓
度下，P盐浓度为 56 μmol /L 时的江蓠 SOD 活性显
著高于 P盐浓度为 0 μmol /L时江蓠 SOD活性(p ＜
0． 05)。图 2显示了在 Cd 胁迫条件下，P 盐浓度变
化对江蓠 SOD活性的影响。随着 P盐浓度的增高，
江蓠 SOD活性均呈现出先上升后下降的趋势。经
方差分析显示，当 P 盐浓度为 56 μmol /L 时，江蓠
SOD活性均分别显著高于相应其他各组(p ＜0． 05)，
当 P盐浓度为 216 μmol /L时，江蓠 SOD活性均分别
显著低于相应其他各组(p ＜0． 05);同一 P盐浓度下，
N盐浓度为 560 μmol /L时的江蓠 SOD活性显著高于
N盐浓度为 0 μmol /L时江蓠 SOD活性(p ＜0. 05)。
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第 4卷 第 6期 张 皓．重金属镉胁迫下氮磷对江蓠体内主要抗氧化酶活性的影响 2012年 12月
2． 2 Cd胁迫环境下，不同 N、P 浓度对江蓠 POD
活性的影响
图 3 显示了在 Cd 胁迫条件下，N 盐浓度变化
对江蓠 POD活性的影响。随着 N 盐浓度的增高，
江蓠的 POD活性均呈现出先上升后下降的趋势。
经方差分析显示，当 N盐浓度为 560 μmol /L时，江
蓠 POD 活性均分别显著高于相应其他各组(p ＜
0. 05) ，当 N盐浓度为 0 μmol /L时，江蓠 POD活性
均分别显著低于相应其他各组(p ＜ 0． 05) ;同一 N
盐浓度下，P盐浓度为 56 μmol /L时的江蓠 POD活
性显著高于 P 盐浓度为 0 μmol /L 时江蓠 POD 活
性(p ＜ 0. 05)。图 4 显示了在 Cd胁迫条件下，P盐
浓度变化对江蓠 POD活性的影响。随着 P盐浓度
的增高，江蓠 POD 活性均呈现出先上升后下降的
趋势。经方差分析显示，当 P盐浓度为 56 μmol /L
时，江蓠 POD活性均分别显著高于相应其他各组
(p ＜ 0. 05) ，当 P 盐浓度为 0 μmol /L 时，江蓠
POD活性均分别显著低于相应其他各组(p ＜ 0．
05) ;同一 P盐浓度下，N盐浓度为 560 μmol /L时
的江蓠 POD 活性显著高于 N 盐浓度为 0 μmol /L
时江蓠 POD活性(p ＜ 0． 05)。
2． 3 Cd 胁迫环境下，不同 N、P 浓度对江蓠 CAT
活性的影响
图 5 显示了在 Cd 胁迫条件下，N 盐浓度变化
对江蓠 CAT活性的影响。随着 N 盐浓度的增高，
江蓠的 CAT 活性均呈现出先上升后下降的趋势。
经方差分析显示，当 N盐浓度为 560 μmol /L时，江
蓠 CAT活性均分别显著高于相应其他各组(p ＜
0. 05) ，当 N 盐浓度为 2 160 μmol /L 时，江蓠 CAT
活性均分别显著低于相应其他各组(p ＜ 0． 05) ;同
一 N盐浓度下，P 盐浓度为 56 μmol /L 时的江蓠
CAT活性显著高于 P 盐浓度为 0 μmol /L 时江蓠
CAT活性(p ＜ 0． 05)。图 6 显示了在 Cd 胁迫条件
下，P盐浓度变化对江蓠 CAT活性的影响。随着 P
盐浓度的增高，江蓠 CAT 活性均呈现出先上升后
下降的趋势。经方差分析显示，当 P 盐浓度为 56
μmol /L时，江蓠 CAT活性均分别显著高于相应其
他各组(p ＜ 0． 05) ，当 P 盐浓度为 0 μmol /L 时，江
蓠 CAT活性均分别显著低于相应其他各组(p ＜
0. 05) ;同一 P 盐浓度下，N 盐浓度为 560 μmol /L
时的江蓠 CAT活性显著高于 N盐浓度为 0 μmol /L
时江蓠 CAT活性(p ＜ 0. 05)。
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第 4卷 第 6期 张 皓．重金属镉胁迫下氮磷对江蓠体内主要抗氧化酶活性的影响 2012年 12月
图 6 Cd胁迫条件下，P盐浓度变化对江蓠 CAT
活性的影响(a:N为 0 μmol /L，b:N为 560 μmol /L)
3 讨论
SOD酶是生物体内重要的保护酶之一［7，8］，可
有效清除生物体内的氧自由基。它可将 O·2岐化
为 H2O2与 O2，控制膜脂过氧化，减少膜系统的伤
害。POD是植物体内常见的氧化还原酶，可催化
形成 H2O
［9］，从而有效防止 H2O2在植物体内的积
累。SOD和 POD协同作用，可排除这些氧化产物
对植物细胞膜结构的潜在伤害。CAT 则是一种酶
类清除剂，又称为触酶，是以铁卟啉为辅基的结合
酶。它可促使 H2O2分解为分子氧和水，清除体内
的过氧化氢，从而使细胞免于遭受 H2O2的毒害，是
生物防御体系的关键酶之一［10］。从上述结果分析
可以看出，当不加 N、P 时，Cd 胁迫下江蓠生长受
到抑制，无法获得足够营养元素的藻体不能顺利进
行各类代谢，蛋白合成无法顺利进行，作为蛋白类
的 SOD、POD、CAT酶合成受阻，其活性较低。当加
入适中浓度的 N 盐 (560 μmol /L)或 P 盐
(56 μmol /L)后，藻体获得了足够的生理代谢所需
的营养元素，能顺利进行各类代谢，SOD、POD、CAT
酶活性较高，藻体膜系统恢复正常运作，能较好地
抵御 Cd2 +的侵入，且体内的自由基和过氧化产物
被大量清除，藻类能保持一个健康生长的状态。当
加入 N盐(2 160 μmol /L)或 P 盐(216 μmol /L)过
高时，易形成重金属 Cd2 +和营养盐的双重胁迫，此
时藻体生长再次受到抑制，藻体膜系统遭到重金属
离子的破坏，自由基大量在藻体内聚集，导致膜脂
过氧化，藻类不再能顺利从水体中吸收代谢所需的
营养盐，蛋白合成停滞，因此 SOD、POD、CAT 酶的
活性较低。此外，同时加入 N、P要比加入单一的营
养盐更有利于提高藻体的 SOD、POD、CAT酶活性。
4 结论
(1)适当浓度 N、P(560 μmol /L、56 μmol /L)
的添加能提高藻体内各主要抗氧化酶的活性，降低
Cd2 +对藻体的毒害作用。不加入 N、P或加入过量
的 N、P(2 160 μmol /L、216 μmol /L)均会抑制藻体
内各主要抗氧化酶的活性。
(2)从总体上看，同时加入 N、P 要比加入单
一的营养盐更有利于提高藻体内各主要抗氧化酶
的活性，增强藻体的抗氧化能力。
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