全 文 ：收稿日期:2006-01-04;修订日期:2007-01-13
基金项目:863计划(2002AA601021);湖北省教育厅重点项目(D200522005);黄石市科技局重点项目资助
作者简介:邱昌恩(1966—),男 ,汉族, 湖北鄂州市人;湖北师范学院副教授 , 博士。主要从事植物生理生化及环境生物学研究。 E-mail:
qshqce2002@yahoo.com.cn
通讯作者:胡征宇 , E-mail:huzy@ihb.ac.cn
Zn2+胁迫对绿球藻生长 、生理特性及细胞结构的影响
邱昌恩1 ,2　毕永红1　胡征宇1
(1.中国科学院水生生物研究所 ,淡水生态与生物技术国家重点实验室 , 武汉　430072;2.湖北师范学院生物系 ,黄石　435002)
摘要:Zn2+对绿球藻胁迫的实验浓度为 0.1 、1、10 、50 、100 、200、400mg/L , BG11 培养基作对照。实验结果表明 , 在特
定浓度条件下 , Zn2+对绿球藻的生长 、生理特性以及细胞结构具有显著影响。低浓度 Zn2+(0.1—1mg/L)对绿球藻
生长基本没有影响;浓度在 10—50mg/ L时 ,绿球藻能维持一定的生长速率;但当 Zn2+浓度大于 100mg/L 时 ,绿球藻
的生长受到显著抑制。绿球藻Chl a +Chl b 以及 Chl a 含量均随培养基中 Zn2+浓度的升高而逐渐减少。当Zn2+浓
度低于10mg/ L时 , 绿球藻的净光合强度和呼吸强度均随 Zn2+浓度的增加而逐渐增加 , 之后则随浓度的增加而逐渐
降低 。在设计的浓度下 ,绿球藻丙二醛含量和过氧化物酶(POD)活性都随培养基中 Zn2+浓度的升高而逐渐增强;
过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)则随 Zn2+浓度的增大酶活性先升高后降低。与对照 BG11培养基相比 ,
在低浓度 ,即 Zn2+浓度< 10mg/L条件下培养的绿球藻 , 细胞壁无明显增厚 , 色素变化不大;暴露到高浓度 Zn2+的
绿球藻 , 细胞壁明显增厚 , 蛋白核消失。在≤10mg/L Zn2+浓度下 , 绿球藻 Zn2+的去除率最高为 100%;在能维持生
长的 Zn2+浓度下 ,去除率均高达 80%以上。结果显示 ,绿球藻是一种耐受 Zn2+胁迫的藻类 ,对锌的去除率也高 , 可
以应用于含锌污水的处理。
关键词:绿球藻;Zn2+;生长;生理特性;细胞结构
中图分类号:X173 文献标识码:A 文章编号:1000-3207(2007)04-0503-06
　　随着社会经济的迅猛发展 ,有害重金属 ,如:汞 、
镉 、铅 、铜 、锌 、铬 、镍等的排放量日趋增加 ,对水环境
造成的污染和破坏越来越严重 。迄今所做的许多研
究表明 ,过量的重金属对水生生物具有毒性。藻类
是一类光合自养型生物 ,是水体中的初级生产者 ,对
维持水生态系统的平衡起着十分重要的作用 。进入
水体的重金属首先对藻类产生毒性效应 ,并通过食
物链影响其他水生生物的正常生长代谢 ,甚至最终
进入人体而引起各种疾病 ,危害人类的身体健康[ 1] 。
同时 ,藻类对许多重金属具有良好的生物富集能力 ,
可广泛应用于治理遭受重金属污染的水域 ,故此 ,筛
选能耐受高浓度重金属污染的藻类用于重金属废水
的处理 ,已受到全世界环保学者的广泛关注[ 2—6] 。
作者从美国亚里桑那州一家污水处理厂的污水中分
离纯化了一种绿球藻 ,由于其耐污性较好 ,因而作者
对其对锌等重金属的耐受性及耐受机理以及去除能
力进行了研究 ,旨在进一步利用藻类净化重金属污
染的水域以及将绿球藻应用于含锌等重金属污水处
理提供依据 。
1　材料与方法
1.1　试验材料　绿球藻 Chlorococcum sp.采自美国
亚里桑那州一家污水处理厂 ,应用微藻分离纯化的
方法 ,用 BG11 琼脂培养基分离纯化后保种培养。
在无菌条件下 ,将琼脂培养基上的单个藻落转接到
BG11液体培养基中 ,置 LRH-250-G光照培养箱中培
养 ,培养温度 25±1℃,光照强度 35—40μmol/m2·s ,
在获得足够生物量后用于试验。
1.2　Zn2+浓度设置与培养条件 　用分析纯
ZnSO4·7H2O 配成 100mg/L 和 2000mg/L Zn2+浓度
的母液 ,然后用 BG11液体培养基稀释成所需实验
浓度 。Zn2+实验浓度为 0.1 、1 、10 、50 、100 、200 、
400mg/L 7 个浓度处理 , 以 BG11 作对照。每个浓
度组三个重复 ,均用 250mL 锥形瓶盛装培养液 ,配
后体积 150mL。
第 31卷 第 4 期 水 生 生 物 学 报 Vol.31 , No .4
2 0 0 7 年 7 月 ACTA HYDROBIOLOGICA SINICA July , 2 0 0 7　
取适量液体藻种在 4000r/min 离心 10min ,用
15mg/L NaHCO3悬浮洗涤两次 , 然后对每个实验
组进行等量接种后 , 置上述光照培养箱中培养 。
培养温度 25 ±1℃, 光照强度 35 —40μmol/m2·s ,
光暗时间比 14∶10 , 光周期时每天定时摇动锥形
瓶 4次 。
1.3　生长测定和比增长率(μ)计算　10天内 ,每隔
48h ,用 SHIMADZU UV-1601 分光光度计(有关光密
度测定均采用此仪器),在 660nm波长处测一次藻液
的OD值(吸光值)。用细胞个数与光密度之间的线
性回归方程计算细胞密度 。回归方程为 C =
0.02776+16.76748X(R2 =0.998),式中 C 代表细胞
密度(×105个),X代表 OD值。以公式 μ=(logN -
logN0)/ t计算比生长率 ,式中 N0 , N 表示培养物生
长计时起始和结束时的藻类生物量即光密度 , t 为
结束与起始时间差(d)。
1.4　叶绿素含量测定　培养第 6天 ,每个处理取藻
液5mL ,4000r/min离心 10min ,上清液用于 Zn2+含量
测定 ,藻体用 80%丙酮提取 2次 ,每次 24h。采用文
献[ 7]方法测叶绿素含量。每组 2个重复。
1.5　光合作用强度和呼吸作用强度测定　培养第
8天 ,每个处理取 2mL 藻液 ,用氧电极(Rank Broth-
ers ,England)测量每个处理净光合速率和呼吸速率 。
净光合速率是在 25℃,光照强度为 84μmol/m2·s 条
件下测定的 ,呼吸速率是在 25℃条件下测定的 。每
个处理2个重复 。
1.6　丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化
氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)的提取和测定
　　培养第 10天 ,将培养液用 0.45μm 微孔滤膜进
行抽滤 ,得藻体 ,用分析天平称取鲜重 ,采用文献[ 7]
中的 SOD酶提取方法配制的提取液 ,用液氮法研磨
提取 ,定容提取液到 25mL ,此为SOD 、POD和 CAT 的
粗酶液 ,用来进行 MDA含量及 SOD 、POD和 CAT 活
性测定用。MDA含量以及SOD活性参照文献[ 7]方
法测定。POD 、CAT 活性参照文献[ 8] 方法测定 。
NBT的光化还原刚好被 SOD抑制 50%时加入的酶
量为一个SOD酶单位 。POD酶活性以每分钟内A470
变化 0.01为 1个酶活力单位(U),CAT 酶活性用每
分钟内分解 H2O21mg为 1个酶活力单位(U)。每个
浓度处理二个重复。
1.7　显微结构观察　培养第 10天 ,每个处理制成玻
片 ,用DM5000B研究显微镜在 40×物镜下观察拍照。
1.8　Zn2+含量测定　每个处理培养第 6天 ,每组 2
个重复 ,每个取 5 mL藻液 ,在 4000r/min离心 10 min ,
取上清液进行 Zn2+含量测定 , Zn2+含量用 Perkin
Elmer Analyst 800原子吸收仪测定。用培养起始 Zn2+
含量减去测定时 Zn2+含量再除以起始 Zn2+含量 ,计
算每个处理绿球藻对 Zn2+的去除率。实验所用玻璃
仪器实验前用洗液洗涤干净后再用稀盐酸洗涤 ,以避
免玻璃仪器对Zn2+的吸附作用。离心所得藻体用于
叶绿素含量测定。
1.9　统计分析方法　生物统计的单因子方差分析
(ANOVA)以及平均数 LSD 多重比较用于检验本研
究指标间的差异。
2　结　果
2.1　Zn2+对绿球藻生长的影响
从图 1 可以看出 , 低浓度 Zn2+(0.1mg/L 和
1mg/L)培养下生长曲线与对照 BG11 相近 ,说明低
浓度 Zn2+对绿球藻生长基本没多大影响 ,最大比生
长率都在第 6 天;在 10—50mg/L 浓度范围内 ,与对
照 BG11相比Zn2+对绿球藻的生长有一定的抑制作
用 ,但绿球藻仍能维持一定的生长 ,最大比生长速率
都在第 2天 ,说明绿球藻能耐受此浓度范围;100和
200mg/L Zn2+浓度下培养 ,开始 4天有一定生长 ,之
后出现负生长 ,Zn2+对绿球藻生长具明显抑制作用;
400mg/L 浓度下开始显著抑制绿球藻的生长(ANO-
VA , p<0.05)。
图 1　Zn2+对绿球藻生长的影响
Fig.1　The effect of Zn2+on the growth of Chlorococcum sp.
2.2　Zn2+对绿球藻色素含量的影响
培养第 6天 ,测定每个处理的色素含量 ,结果表
明随培养基中Zn2+浓度增加 ,绿球藻 Chl a +Chl b
含量以及Chl a 含量逐渐降低 ,说明 Zn2+可能抑制
了绿球藻叶绿素合成 ,且造成叶绿素分解破坏。各
浓度组 Chl a+Chl b含量以及Chl a 含量与对照有
504　 水　　生　　生　　物　　学　　报 31卷
极显著性差异(p<0.01)(见表 1)。
表 1　Zn2+对绿球藻色素含量的影响(培养 6d)
Tab.1　The effect of Zn2+on the chlorophyll contents in Chlorococcum sp.(Cultivating period 6 days)
Zn2+培养浓度Cultivating
concentration of Zn2+(mg/L)
BG11
(Control) 0.1 1 10 50 100 200 400
Chl a+Chl b(pg/ cell) 1.715±0.075 1.551±0.078 1.405±0.058 1.402±0.092 1.03±0.027 0.986±0.103 0.983±0.075 0.811±0
Chla(pg/ cell) 0.893±0.029 0.833±0.029 0.759±0.008 0.762±0.034 0.471±0.043 0.428±0.037 0.384±0.009 0.379±0
2.3　Zn2+对绿球藻光合作用和呼吸作用的影响
表 2　Zn2+对绿球藻光合作用和呼吸作用的影响(培养 8d)
Tab.2　The effect of Zn2+on photosynthesis and respiration in Chlorococcum sp.(Cultivating period 8 days)
Zn2+培养浓度Cultivating
concentration of Zn2+(mg/L)
BG11
(Control) 0.1 1 10 50 100 200 400
净光合作用强度
Net photosynthesis rate
(μmol O2/ h·cell×1010)
14670±174.5 16615±3088.5 17829±3243 17075±241 577±452.5 33±33
呼吸强度
Respiration rate(μmol
O 2/h·cell×1010)
3568±228 3675±1106 4880±244.5 6357±664 1803±82.5 1681±33.5 1502±4 1613±39
　　从表 2 可知 , 在 1mg/ L Zn2+浓度以下 , 绿球
藻净光合强度逐渐升高 , 浓度大于 1mg/ L 时净光
合强 度逐渐降 低 , 直到 Zn2+浓度大 于等 于
200mg/ L 时 ,净光合作用强度检测不到;当 Zn2+
浓度小于 10mg/L 时 ,绿球藻呼吸强度随 Zn2+浓
度的增大而逐渐增高 , 当 Zn2+浓度大于 10mg/L
时 ,绿球藻呼吸强度随 Zn2+浓度的增大而逐渐降
低 。处理组净光合强度和呼吸强度与对照有显
著差异(p <0.05)。
2.4　Zn2+对绿球藻丙二醛(MDA)含量的影响
由图 2可知 ,绿球藻体内丙二醛含量随培养基
中Zn2+含量的增大而逐渐增大 ,低浓度时增大不是
很显著 ,各浓度组丙二醛含量与对照有显著性差异
(p<0.05)。丙二醛产生是细胞发生过氧化的一个
指标 ,结果表明低浓度的 Zn2+对绿球藻伤害不明
显 ,这与前面结果相吻合即低浓度 Zn2+(0.1mg/L 、
1mg/L)对绿球藻生长基本无影响 ,但随 Zn2+浓度的
增大 ,Zn2+胁迫造成的氧化伤害也越来越大。
2.5　Zn2+对绿球藻超氧化物歧化酶(SOD)活性的
影响
当培养基中 Zn2+浓度小于 10mg/L 时 ,绿球藻
SOD活性逐渐增大;而当 Zn2+浓度大于 10mg/L时 ,
绿球藻 SOD活性随培养基中 Zn2+浓度的增大而逐
渐降低 , 但到 400mg/L 时 ,SOD活性仍然高于对照
组。降低原因可能与体内丙二醛(MDA)过多积累有
关 ,MDA反过来抑制保护酶的活性和降低抗氧化物
含量[ 9] ,也说明 10mg/L 浓度以后 Zn2+对绿球藻的
伤害才开始加大 。各处理组 SOD 活性与对照有显
著性差异(p<0.05)(结果见图 3)。
图 2　Zn2+对绿球藻丙二醛含量的影响
Fig.2　Effects of Zn2+on malondiadehyde content in Chlorococcum sp.
图 3　Zn2+对绿球藻超氧化物歧化酶的影响
Fig.3　Effects of Zn2+on superoxide dismutase activity in
Chlorococcum sp.
4期 邱昌恩等:Zn2+胁迫对绿球藻生长 、生理特性及细胞结构的影响 505　
2.6　Zn2+对绿球藻过氧化物酶(POD)活性的影响
由图4可知 ,绿球藻过氧化物酶(POD)活性总的
变化趋势是随着培养基中 Zn2+含量的增大而逐渐增
大 ,其中Zn2+浓度在 10mg/L以下 POD活性增高比较
明显 ,之后增高比较平缓 ,说明 Zn2+胁迫导致了绿球
藻体内抗氧化保护酶 POD活性的提高。各处理组
POD活性与对照有显著性差异(p<0.05)。
图 4　Zn2+对绿球藻过氧化物酶活性的影响
Fig.4　Effects of Zn2+ on peroxidase activity in Chlorococcum sp.
2.7　Zn2+对绿球藻过氧化氢酶(CAT)活性的影响
当培养基中 Zn2+浓度小于 10mg/L 时 ,绿球藻
CAT活性随培养基中 Zn2+含量的增大而逐渐增大;
而当Zn2+浓度大于 10mg/L 时 ,绿球藻 CAT 活性随
培养基中 Zn2+浓度的增大而逐渐降低 ,但到 400mg/
L 时 ,CAT 活性仍然高于对照组。降低原因可能与
体内丙二醛(MDA)过多积累有关 ,MDA 反过来抑制
保护酶的活性和降低抗氧化物含量[ 9] , 也说明
10mg/L 浓度以后 Zn2+对绿球藻的伤害才开始加
大。各处理组 CAT 活性与对照有显著性差异(p <
　　　
0.05)(结果见图 5)。
图 5　Zn2+对绿球藻过氧化氢酶活性的影响
Fig.5　Effects of Zn2+on catalase activity in Chlorococcum sp.
2.8　Zn2+对绿球藻显微结构的影响
在正常 BG11 培养基培养条件下 , 绿球藻的显
微结构具明显细胞壁 ,壁较厚 ,色素深 ,具一个蛋白
核 ,如图 6(A)。Zn2+对绿球藻显微结构的影响见图
6(B-H):在 0.1 、1 、10mg/L Zn2+浓度下 ,与对照比细
胞壁不见明显增厚 , 色素没多大变化(B-D);
50—400mg/L Zn2+浓度条件下 ,细胞壁明显增厚 ,色
素含量减少 ,蛋白核消失(E-H)。
2.9　绿球藻对 Zn2+的去除
不同 Zn2+浓度条件下培养第 6天 ,测定绿球藻
对 Zn2+的去除情况 , 结果见图 7。在小于等于
10 mg/L Zn2+浓度下培养 ,绿球藻对 Zn2+的去除率
最高达 100%,之后随 Zn2+浓度的增高而逐渐降低 ,
到 400 mg/L时仍然高达 60.53%。各处理组去除率
与对照有极显著性差异(p<0.01)。
图 6　Zn2+对绿球藻显微结构的影响(比例尺=10微米)
Fig.6　The effect of Zn2+on the microstructure of Chlorococcum sp.(Bar=10μm)
A:BG11;B:0.1mg/ L Zn2+;C:1 mg/L Zn2+;D:10 mg/ L Zn2+;E:50 mg/ L Zn2+;F:100 mg/ L Zn2+;
G:200 mg/ L Zn2+;H:400 mg/ L Zn2+
506　 水　　生　　生　　物　　学　　报 31卷
图 7　绿球藻对 Zn2+的去除率(培养 6d)
Fig.7　The removal rate of Chlorococcum sp.on Zn2+
3　讨　论
低浓度 Zn2+(0.1mg/L和 1mg/L)对绿球藻生长
基本没有多大影响;在 10—100mg/L浓度范围内 ,与
对照 BG11相比尽管 Zn2+对绿球藻的生长有一定的
抑制作用 ,但绿球藻仍能维持一定的生长 ,说明绿球
藻可以耐受此较高的 Zn2+浓度。降低普通小球藻
50%生长率的 Zn2+浓度为 2.4ppm ,在 20ppm时小球
藻的生长完全停止[ 10] ,绿球藻耐受的Zn2+浓度比这
个浓度高很多。培养 6d后 ,在 ≤10mg/L Zn2+浓度
下 ,绿球藻对Zn2+的去除率高达 100%,并在能维持
生长的浓度下去除率也高达 80%以上 。应用于重
金属废水处理的藻类应具备两个特点:既要对重金
属有较高的耐受性 ,又必须对重金属要有较强的富
集能力。因此 ,从这两方面看 ,说明绿球藻应该是一
种处理重金属废水很好的材料 ,可以应用于含锌等
重金属污水的处理。
绿球藻体内丙二醛含量随培养基中 Zn2+浓度
的增大而逐渐增大 ,丙二醛是细胞发生过氧化的
一个指标 ,说明 Zn2+胁迫造成了绿球藻细胞发生
了过氧化作用 。原因是由于植物在逆境胁迫下细
胞内自由基的代谢平衡被破坏而有利于自由基的
产生 ,过剩自由基的毒害之一是引发或加强膜脂
过氧化作用 ,造成细胞膜系统的伤害 ,严重时可导
致植物细胞死亡[ 9] 。酶促防御系统中的 SOD 、
CAT 、POD等氧化酶可使 O-2 、H2O2等自由基变为活
性较低的物质 ,降低或消除它们对膜脂的攻击 ,使
膜脂不致发生过氧化作用而得到保护 。实验结果
显示 ,Zn2+胁迫诱导绿球藻体内 SOD 、CAT 、POD 三
种抗氧化酶活性升高 ,增强了绿球藻由于 Zn2+胁
迫导致的氧化胁迫的抗性。因而它是绿球藻耐受
Zn2+胁迫的一个重要生理原因 。其中在10mg/L浓
度以下 SOD 、CAT 活性逐渐升高 ,之后逐渐降低 ,降
低原因可能与体内丙二醛(MDA)过多积累有关 ,
MDA 反过来抑制保护酶的活性和降低抗氧化物含
量[ 9] ,也说明 10mg/L 浓度以后 Zn2+对绿球藻的伤
害才开始加大 。绿球藻在 10mg/L 浓度以下 ,净光
和强度和呼吸强度都增强 ,之后都逐渐降低 ,这是
绿球藻对 Zn2+胁迫产生的生理上的适应 ,同时也
印证上面所述在 10mg/L Zn2+浓度以后 Zn2+对绿
球藻的伤害才开始加大 ,两者也说明了低浓度的
Zn
2+对绿球藻生长基本没有影响 。绿球藻Chl a+
Chl b 以及Chl a 含量随培养基中Zn2+浓度的增大
而逐渐降低 ,说明 Zn2+可能使叶绿素分解破坏或
抑制叶绿素合成 ,这是高浓度 Zn2+导致绿球藻光
合作用降低的一个原因 。低浓度 Zn2+(0.1 、1 、
10mg/L)叶绿素含量逐渐减少 ,而净光合强度逐渐
升高 ,似有矛盾;但是经过统计学分析低浓度 Zn2+
条件下叶绿素含量和净光合强度之间没有显著性
差异(p>0.05),即低浓度 Zn2+对它们的影响不显
著 。另外绿球藻耐受 Zn2+胁迫还有结构上的适
应:绿球藻形成非常厚的细胞壁 。由于壁上的多
糖 和 蛋 白 质 分 子 中 的 —NH2 、—OH 、—COOH 、
—NH 、—SH 等基团与锌离子结合 ,结果 Zn2+过多
地被吸附在细胞壁上[ 11] ,而转运到藻体内的量相
对减少 ,从而提高了绿球藻对高浓度 Zn2+胁迫的
适应 。有文献报道 Cd2+胁迫诱导雪松聚球藻
Synechococcus cedrorum Sauvageau 藻体内产生抗性蛋
白金属硫蛋白[ 12] ,镉和铜还可使藻胞内胞外产生
金属配体[ 13] ,因而 Zn2+胁迫也有可能诱导绿球藻
产生这些物质从而增强对 Zn2+的抗性 ,有关这方
面的研究 ,作者将进行进一步研究。
参考文献:
[ 1 ] 　BakeM D , Mayfied C I , Inniss W E.Toxicity of pH , heavy metals
and bisulphate to a freshwater green algae [ J] .Chemosphere , 1983 ,
12(1):35—44
[ 2 ] 　Travieso L , Caǜizares K O , Borja K , et al.Heavy metal removal by
microalgae [ J] .Bulletin of Environmental Contamination And Toxi-
cology , 1999 , 62:141—151
[ 3 ] 　Valdman E , Leite S G F.Biosorption of Cd , Zn and Cu by Sargas-
sum sp.waste biomass [ J] .Bioprocess Engineering , 2000, 22:
171—173
[ 4 ] 　Vymazal J.Short-term uptake of heavy metals by periphyton algae
[ J] .Hydrobiologic , 1984 , 119:171—179
[ 5 ] 　Sheng P X , Ting Y P , Chen J P , et al.Sorption of Lead, Copper ,
Cadmium, Zinc and Nickel by marine algal biomass:characterization
of biosorptive capacity and investigation of mechanisms [ J] .Journal
4期 邱昌恩等:Zn2+胁迫对绿球藻生长 、生理特性及细胞结构的影响 507　
of Colloid and Interface Science , 2004 , 275:131—141
[ 6 ] 　Chong A M Y , Wang Y S , TamN F Y.Performance of different mi-
croalgal species in removing Nickel andZinc from industrial wastewater
[ J] .Chemosphere , 2000, 41:251—257
[ 7 ] 　Tang Z C.The experimental guide of modern plant physiology [ M] .
Beijing:Academic Press.1999, 95, 305 , 314 [ 汤章城主编.现
代植物生理学实验指南.北京:科学出版社.1999, 95 , 305 ,
314]
[ 8] 　Li H S.Principles and techniques of plant physiological biochemical
experiment [M] .Beijing:Higher Education Press.2000 , 164—165
[李合生主编.植物生理生化实验原理和技术.北京:高等教
育出版社.2000, 164—165]
[ 9 ] 　Chen S Y.Injury of menbrane lipid peroxidation to plant cell [ J] .
Plant Physiology Communications , 1991 , 27(2):84—90 [ 陈少裕.
膜脂过氧化对植物细胞的伤害.植物生理学通讯 , 1991 ,
27(2):84—90]
[ 10] 　Kuang Q J , Xia Y C , Hui Y.Toxic effects of heavy metals on algae
[ J] .Acta Hydrobiologica Sinica , 1996 , 20(3):277—283 [ 况琪
军 , 夏宜 , 惠阳.重金属对藻类的致毒效应.水生生物学
报 , 1996 , 20(3):277—283]
[ 11] 　Sicko G L.A morphometric analysis of algae response to low dose ,
short term heavy metal exposure [ J] .Protoplasma , 1982 , 110:
75—86
[ 12] 　Dai L F , Gao H , Xia J R.Tolerance to heavy metal Cd and detoxifi-
cation of Synechococcus cedrorum [ J] .Chin.J.Appl.Environ.
Biol., 1998 , 4(3):192—195 [ 戴玲芬 , 高宏 ,夏建荣.雪松聚
球藻对重金属镉的抗性和解毒作用.应用与环境生物学报 ,
1998, 4(3):192—195]
[ 13] 　Pistocchi R , Mormile A M , Guerrini F , et al.Increased productionof
extra-and intracellular metal-ligands in phytoplankton exposed to cop-
per and cadmium [ J] .Journal of Applied phycology , 2000 , 12:
469—477
THE EFFECTS OF Zn2+ STRESS ON THE GROWTH , PHYSIOLOGICAL
CHARACTERISTICS AND CELL STRUCTURE OF CHLOROCOCCUM SP.
QIU Chang-En1 , 2 , BI Yong-Hong1 and HU Zheng-Yu1
(1.The State Key Laboratory of Freshwater Ecology and Biotechnology , Institute of Hydrobiology , the Chinese Academy of Sciences , Wuhan 430072;2.The
Department of Biology , Hubei Normal University , Huangshi 435002)
Abstract:In the Zn2+ stress experiments , the concentrations of Zn2+were 0.1 , 1 , 10 , 50 , 100 , 200 and 400 mg/L , BG11
culture medium was served as the control.The results showed that Zn2+ affected markedly on the growth , physiological character-
istics and cell structure of Chlorococcum sp.under certain concentration.When the concentration of Zn2+was 0.1—1mg/L , the
growth of Chlorococcum sp.showed no obvious difference compared with the control.When the concentration of Zn2+was 10—
50mg/L , Chlorococcum sp.could maintain certain growth rate yet.When the concentration of Zn2+was higher than 100mg/L ,
the growth of Chlorococcum sp.was inhibited markedly.The contents of Chl a +Chl b and Chl a decreased gradually with the
increase of the concentrations of Zn2+ in themedium.When the concentration of Zn2+was less than 10mg/L , the photosynthesis
and respiration of Chlorococcum sp.increased gradually with the increase of Zn2+ concentrations;and when the concentration of
Zn2+was higher than 10mg/L , they decreased gradually with the increase of Zn2+concentrations.The content of malondiadehyde
and activity of peroxidase increased gradually with the increase of Zn2+ concentrations , and the activities of catalase and superox-
ide dismutase increased at first and later decreased with the increase of Zn2+ concentrations.Compared with the cell cultured in
BG11 , the cell cultured in low concentrations (≤10mg/L)showed few changes in pigment and thickness of cell wall.The cell
wall of cell cultured in high concentrations of Zn2+ became thicker , and the pigment decreased and the pyrenoid disappeared.
When the concentration of Zn2+was ≤10mg/L , the removal rate of Chlorococcum sp.on Zn2+ reached the maximum and was
100%, and it was above 80%under the concentrations that Chlorococcum sp.could maintain the growth.The results demon-
strated that the Chlorococcum sp.could be applied to the treatment of wastewater containing Zn2+ , because the Chlorococcum
sp.could endure the stress of Zn2+ and was of high removal rate on Zn2+.
Key words:Chlorococcum sp.;Zn2+;Growth;Physiological characteristic;Cell structure
508　 水　　生　　生　　物　　学　　报 31卷