全 文 ：山西农业科学2016，44（3）：333-336 Journal of Shanxi Agricultural Sciences
1，4-二氯苯对四尾栅藻生长和光合色素的毒性效应
张锦华，冯 佳，吕俊平，刘 琪，谢树莲
（山西大学生命科学学院，山西太原030006）
摘 要：1，4-二氯苯（1，4-DCB）是水体中一种常见的有机污染物，为了解其对水生植物的毒性效应，研究了四尾
栅藻（Scenedesmus quadricauda）暴露于不同质量浓度的1，4-二氯苯后，其生长和光合作用的响应。结果表明，低
质量浓度的1，4-DCB（≤5mg/L）暴露下，藻细胞密度、叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总量及类胡萝卜素含
量均与对照变化一致，且无显著差异；而当1，4-DCB质量浓度≥10mg/L时，各指标均显著下降。高质量浓度的
1，4-DCB对四尾栅藻的生长和光合作用会产生严重的毒性影响，而且表现出明显的时间-浓度效应。
关键词：1，4-二氯苯；四尾栅藻；生长；光合作用；毒性影响
中图分类号：X171.5 文献标识码：A 文章编号：102-2481（2016）03-0333-04
Toxic Effects of 1，4-Dichlorobenzene on the Growth and Photosynthetic
Pigment of Scenedesmus quadricauda
ZHANGJin-hua，FENGJia，LYUJun-ping，LIUQi，XIEShu-lian
（CollegeofLifeSciences，ShanxiUniversity，Taiyuan030006，China）
Abstract：1,4-dichlorobenzene（1,4-DCB）isacommonorganiccontaminantinwater.Toinvestigateitstoxiceffectsongrowthand
photosynthesis of aquatic plants, the paper evaluated the responses ofScenedesmus quadricauda tre ted with 1,4-DCB. The results
showed that after treatment with low concentrations of 1，4-DCB （≤5 mg/L）, the cell density and the contents of chlorophyll a,
chlorophyllb, totalchlorophylland carotenoid allwereconsistentwith thecontroland therewasnosignificantdifferencebetween them.
However,theyalldecreasedsignificantlywhen1,4-DCBconcentrationwashigh（≥10mg/L）.Itcanbeconcludedthat1,4-DCBexerts
toxiceffectsongrowthandphotosynthesisofS. quadricauda,especiallyatc ncentrationsexceeding10mg/Landtheeffectsallshoweda
time-concentrationeffect.
Key words：1，4-dichlorobenzene;Scenedesmus quadricauda;growth;photosynthesis;toxiceffects
收稿日期：2015-11-16
基金项目：山西省社会发展攻关项目（20130313010-4）；山西省科技平台建设项目（2015091004-0102）
作者简介：张锦华（1990-），女，山西吕梁人，在读硕士，研究方向：水生植物资源与环境保护。谢树莲为通信作者。
doi:10.3969/j.issn.1002-2481.2016.03.15
1，4-二氯苯（1，4-DCB）是一种氯代芳香烃类
化合物，一直被广泛应用于医药、染料、农药、塑料
等各领域，是重要的生产原料和化学中间体，同时
也是优良的防蛀剂、消毒剂及脱臭剂[1-2]，但它也是
被优先监测的有机污染物之一[3]。有研究表明，高浓
度的1，4-DCB对中枢神经系统及内脏器官肝和肾
有严重的毒害作用[4]。目前，随着人类生活和生产的
发展，1，4-DCB的应用日益广泛，其在环境中的残
留量也逐年升高，加之其具有生物难降解性，已对
生态环境及人类健康构成了日益严重的威胁。
藻类是水生生态系统中重要的初级生产者，关
系到水体生产力和水体生态平衡[5]。在水生生态毒
理学研究中，藻类能对环境变化快速做出响应，并
通过食物链传递，对更高营养级的生物产生影响[6]。
藻类对水体污染物不同的响应结果会通过食物网
影响整个水域生态系统的稳定。因此，通过测定和
评价外源污染物对藻类生长的影响，可反映整个水
生态可能的综合效应[7]。四尾栅藻（Scenedesmus
quadricauda）是淡水中常见的一种浮游藻类，细胞
呈纺锤形或长筒形，藻体通常由2，4，8个细胞组成
单列群体，易于培养，繁殖快，适应性强，且对外界
刺激敏感，是探讨外界环境胁迫影响的理想试验材
料[8-9]，也是水环境生态毒理学研究的标准试验生物
物种[10]。
本研究以四尾栅藻为材料，进行了1，4-DCB
对藻类的毒性影响试验，考察了不同质量浓度的
1，4-DCB对四尾栅藻细胞密度及光合色素含量的
影响，以期为完善该类有机污染物的环境影响评估
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山西农业科学2016年第44卷第3期
提供理论依据。
1 材料和方法
1.1 试验材料
1，4-DCB（30 nm，球形，纯度＞99.5%）购自上
海晶纯实业有限公司。四尾栅藻（Scenedesmus qua-
dricauda）购于中国科学院水生生物研究所淡水藻
种库。
1.2试验方法
无菌条件下，取长势良好的四尾栅藻分别接种
到盛有200mLBG-11培养基的锥形瓶中，随机摆
放于光照培养箱中静置培养，培养温度为（25±
1）℃，光照强度为（3000±300）lx，光暗比为12h∶
12h。每天定时摇晃锥形瓶数次。最后将处于对数
生长期且达同步生长的藻液作为试验用藻液（细胞
密度约106个/mL）。
以无水乙醇为助溶剂，配制不同质量浓度的
1，4-DCB溶液。在250mL的锥形瓶中加入75mL
试验藻液，再分别加入 75 mL 不同质量浓度的
1，4-DCB溶液，混匀。1，4-DCB的终质量浓度分别
为0，1，5，10，20，40mg/L。对照组加入蒸馏水，每组
设置3个平行，培养周期为9d。
1.3测定项目及方法
1.3 1 藻细胞密度的测定 采用血球计数法[1]测
定藻细胞密度，重复3次并取平均值。
1.3.2 光合色素含量的测定 每日定时取2mL藻
液，离心（4500r/min，15min，10℃），弃去上清液，
收集藻细胞，加入95%的乙醇溶液充分混匀，黑暗
低温处静置抽提24h，然后再离心10 min，取上清
液置于直径为1cm的玻璃比色皿中，以95%的乙
醇溶液作参比，用紫外可见分光光度计分别测定提
取液在649，665，470nm波长处的吸光值。根据文
献[12]分别计算叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量和
类胡萝卜素的含量（mg/L）。
1.4数据统计
每组试验重复3次，试验结果以平均值±标准
差表示。试验所得的各项数据采用SPSS17.0统计
软件进行方差分析（One-WayANOVA），应用Dun-
can’s法对数据进行显著性分析（P＜0.05）。
2 结果与分析
2.1 1，4-DCB对四尾栅藻细胞密度的影响
从图1可以看出，在较低质量浓度1，4-DCB
（≤5mg/L）胁迫下，四尾栅藻的细胞密度变化与对
照一致；而在较高质量浓度 1，4-DCB（≥10 mg/L）
胁迫下，与对照相比，藻细胞密度则显著下降，且抑
制效应具有明显的时间-浓度效应。
2.21，4-DCB对四尾栅藻光合色素含量的影响
2.2 1 对叶绿素a含量的影响 从图2可以看出，
在较低质量浓度的1，4-DCB（≤5mg/L）胁迫下，四
尾栅藻的叶绿素a含量变化与对照一致，到胁迫的
第9天与对照组仍无显著性差异；在较高质量浓度
的 1，4-DCB（≥10 mg/L）胁迫下，叶绿素 a 含量明
显下降，与对照组相比，差异达显著水平（P＜0.05）。
2.2.2 对叶绿素b含量的影响 从图3可以看出，
在1，4-DCB胁迫下，四尾栅藻的叶绿素b含量与
叶绿素 a 含量变化趋势一致。在较低质量浓度
1，4-DCB（≤5mg/L）胁迫下，叶绿素b含量变化与
对照一致，到胁迫的第9天与对照组间仍无显著性
差异；较高质量浓度1，4-DCB（≥10mg/L）胁迫下，
叶绿素b含量明显下降，与对照组相比，差异达显
著水平（P＜0.05）。
2.2.3 对叶绿素总量的影响 从图4可以看出，在
1，4-DCB胁迫下，四尾栅藻的叶绿素总量与叶绿素
a、叶绿素b含量的变化趋势一致，表现出明显的时
间-浓度效应。在较低质量浓度1，4-DCB（≤5mg/L）
胁迫下，叶绿素总量变化与对照一致；在较高质量
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张锦华等：1，4-二氯苯对四尾栅藻生长和光合色素的毒性效应
浓度的 1，4-DCB（≥10 mg/L）胁迫下，其含量明显
下降，与对照组相比，差异达显著水平（P＜0.05）。
2.2.4 类胡萝卜素 从图5可以看出，在1，4-DCB
胁迫下，四尾栅藻的类胡萝卜素含量与叶绿素含量
的变化趋势一致，表现出明显的时间-浓度效应。
在较低质量浓度1，4-DCB（≤5mg/L）胁迫下，类胡
萝卜素含量的变化与对照一致；在较高质量浓度的
的1，4-DCB（≥10mg/L）胁迫下，其含量明显下降，
与对照组相比，差异达显著水平（P＜0.05）。
3 讨论与结论
3.1 1，4-DCB胁迫对四尾栅藻生长的影响
藻类的生长试验结果可用于评价污染物对藻
类的短期胁迫效应，反映污染物对水体初级生产者
的影响。Shubert[13]研究认为，低浓度有机污染物可
能会刺激藻类生长，而高浓度有机污染物会抑制藻
类生长，这是藻类应对有机污染物胁迫的可能反应
之一。本研究结果表明，较低质量浓度1，4-DCB（≤
5mg/L）胁迫下，藻细胞密度升高，与对照变化一致。
可能的原因是由于低质量浓度1，4-DCB的胁迫使
细胞内某些酶活性增强，促进了藻细胞的增殖。而
高质量浓度 1，4-DCB（≥10 mg/L）胁迫下，藻细胞
密度显著下降。Prashar等[14]研究表明，污染物抑制
藻细胞的生长，主要原因是由于细胞内抗氧化酶活
性的降低，细胞膜系统因发生强烈的脂质过氧化反
应而遭到破坏，多种细胞器形态改变或解体，最终
导致细胞死亡。可见，较高质量浓度1，4-DCB胁迫
下，藻细胞遭到了严重破坏，细胞的死亡速度大于
增殖速度，表现为负增长。
3.21，4-DCB胁迫对四尾栅藻光合作用的影响
光合色素是植物进行光合作用的物质基础，也
是判断植物光合生理能力、反映环境胁迫状况的重
要指标。其中，叶绿素是光合作用的主要色素，叶绿
素含量的变化既可直接反映植物的光合能力，也可
用以表征逆境胁迫下植物的受损害程度[15]。叶绿素
含量的下降会直接导致植物光合作用效率降低，从
而对植物的生理生化代谢产生毒害作用[16-17]。类胡
萝卜素是光系统中的辅助捕光色素，又是内源抗氧
化剂，在细胞内可吸收剩余光能、淬灭活性氧，从而
保护叶绿素和光合机能[18-19]。由于藻类的光合色素
会因环境或生长发育阶段的不同而改变[20]，故其含
量的高低还可以表征藻类生物量的大小及存活情
况。已有研究表明，藻类植物在遭受环境胁迫时，反
映其光合强度的叶绿素、类胡萝卜素等光合色素的
含量会发生变化[21-22]。唐学玺等[23]研究表明，扁藻
（Platymonassp.）在久效磷胁迫下，叶绿素a的降解
与活性氧损伤有关。另外，叶绿素为镁卟啉化合物，
很不稳定，酸、碱、氧化剂等都能使其分解[24]。而叶
绿素在光合作用的光吸收中心占据核心地位，叶
绿素的破坏或降解会直接导致光合作用受阻或光
合效率降低[25]。本试验结果显示，较高质量浓度的
1，4-DCB（≥10mg/L）胁迫下，四尾栅藻的叶绿素含
量显著下降。可见，较高质量浓度的1，4-DCB对藻
细胞造成了严重的氧化胁迫，从而导致叶绿素的合
成代谢受阻或降解，藻细胞的捕光能力下降，光合
活性降低，最终使光合作用被抑制。
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