全 文 ：第 17 卷
1 9 9 8 年
第 6 期
1 1 月
环 境 化 学
E N V IR O N M E N TA L C H E M I S TR Y
V o l
.
1 7
,
N o
.
6
N o v e m b e r 1 9 9 8
1
一石肖基花对斜生栅藻的毒性研究` ’
张 朝 竺 乃恺 杜 秀英 夏希娟
( 中国科学院生态环境研究中心 , 北 京 , 10 0 0 85)
摘 要
本文采用评价化学品对藻类毒性的标准实验方法 . 研究 了 l 一硝基花 ` 1一N )P 对斜
生栅藻生长的影响 , 得到了 1一 N P 抑制斜生栅藻生长的 E C : ( 9 6 h) 为 。 . 1 8 2 4 m g · l一 ` ,
实验结果还表明 , l 一 N P 对藻 生长的抑制作用随时间的延长而增加 , 抑制特性表现为持
久且强度大 , 抑制机理为不可逆性抑 制 .
关键词 : 斜生栅藻 , 1 一硝基花 , 藻类毒性 , 生物抑制特性 .
多环芳烃是一类污染面广 、 毒性大的有机物 . 已有不少关于这类化合物的环境监测 、
生物代谢 、 生物学效应的报导 仁`一 ` 〕. Y o iu o ih o d ag ir 等给 F 34 4 鼠口 服硝基花混合物后 , 在
乳腺 、 阴蒂腺处出现肿瘤 , 同时 白细胞明显增加川 . o h g a ik 等观察到 , 给 F 3 4 鼠皮下注
射 z 一硝基花 ( 1一 n i t r o p y r e n e , l 一N p ) 后 , 发现在注射区有肿块形成己S二. 此外 , L a rn b e r 等
分别研究了 l 一 N P 的主要代谢产物 l 一经基花的杀菌能力 、 植物毒性 、 细胞毒性 、 杀线虫能
力及生物诱导效应 二`二. 但有关它们对水生生物毒性的研究还未见报导 . 本研究以具有典型
代表意义的硝基多环芳烃— 1一 N P 为研究对象 , 较为全面地研究了 1一 N P 对斜生栅藻的生长影响以及抑制特性 .
1 材料与方法
供试材料 : 斜生栅藻 (S “ ne de s m u : O bl iqu u : K谊 2 . ) 由本所区域生态实验室提供 , 用
水生 4号培养液培养 , 温度 24 土 Z C , 光强度 3 0 0 0 lu x , 24 h 连续光照 , 每天定时摇三次 .
方法 : 实验在无菌条件下进行 , 将处于对数生长期的藻液离心 、 沉降 、 润洗 5 次后 ,
作为实验藻液 . 控制受试藻初始浓度为 6 . 5 x l少 个 · m l一 `左右 , 每天定时取样 , 用血球
计数板进行藻细胞计数 , 计算藻生物量 , 同时用 72 型分光光度计在 6 5 0n m 下测定藻液的
光密度值 , 建立藻细胞浓度和光密度之间的线性关系 , 并对数据进行生物学统计处理 乞,已.
2 结果与讨论
2
.
1 藻细胞浓度与光密度的线性关系
1) 本 文得到中国科学院资源与生态环境研究重大项 目 B 资助 ( K Z 9 51 一 B八 2 0 9一 0 6 ) .
6期 张朝等 : 1一硝基蓖对斜生栅藻的毒性研究
将培养好的藻液 , 按不同比例稀释 , 分别用显微镜计数和分光光度计测量光密度作
图 1 . 图 1 显示 , 在不同藻浓度下 , 计数得到的藻细胞浓度 (户 和 6 5 0n m 处测定的光密
度 ( x ) 之 间呈线 性 相关 , 线性 回归方 程 为 y ( 又 10 ` ) 一 19 51 . 3 x + 0 . 0 4 4 2 (尸 一
。 . 9 9 9 6 ) , 由此方程计算出的藻细胞浓度和实测浓度之间的平均相对偏差为 1 . 84 % . 在每
毫升 .9 5 又 10 `一 .8 7 X 10 6 个藻细胞范围内 , 细胞浓度与光密度有较好的线性相关 .
y = 19 5 1
.
3 x + 0
.
0 4 4 2
R Z = 0
.
9 9 9 6 `
4053
工
;`
·专、ǎ, 01
三 2 0 卜 尸 /纂’ 0乡了 . , .拐民 O 下场 0 , 0 5 0 . 10 0 . 1 5 0 . 2 0 0 . 2 5
光密度 ( 又二 砧 o n m )
图 l 藻细胞浓度与光密度的相关性
F i g
.
1 T h e r e la t iv i t y o f
a
l g
a e e
h
r o
m
a a n
d
o p t ie a l d e n s it y ( 6 5 o n m )
.2 2 毒性实验
往培养好的藻液中加入不同浓度 的 1一N P ,定期观测它们对藻的影响 ,记录并计算抑
制率 , 寻找有效作用浓度范 围 . 在 1一N P 有效作用浓度范 围内 , 按等对数间距设 4 个浓 度
梯度 , 在藻液中加入 l 一 N P ,测定不同时间斜生栅藻生长状况 , 见图 2 和表 1 . 结果表 明 , 在
相同时间内 , 1一N P 对藻细胞的抑制作用随浓度的增加而增强 ; 而在同一浓度下 , 随时间的
延长 , 1一N P 对藻生长的抑制 作用呈上升趋势 ,这可能与 1一 N P 的光化学行为有关川 , 因为
在光照条件下 1一 N P 发生还原反应 ,会生成毒性更强的氨基花和其它光解产物 .
承、最革哥
0
.
0 5 0
.
1 0
l 一 N P
0 1 5 0 2 0
浓度 / m g · l一 ’
图 2 不同作用时间对斜生栅藻生长的抑制率
F i琶 . 2 T h e i n h ib i t o r y r a t e o f t h e g r o w t h o f S c e n e d e s舰 u s Ob l i , u u 、 K Ot z
.
d u r i n g d i f f
e r e n t t im e
经计算 , 1一N P 浓度对数 ( x) 与经验几率单位 (刃的一元线性回归方程为 :
夕 = 0 . g x 十 5 . 6 6 5 ( R Z = 0 . 9 9 7 5 )
当几率单位为 5 时 , 9 6 h 的 E C S。 = 0 . 1 8 2 4m g · l一 ’ . 对此方程进行 X , 检验 ,结果列于
表 2 . 当自由度 n 一 3 时 , X , ~ 1 . 20 5 符合 95 %置信度范围 , 由此方程求得的 E C S。 ( 96 h) 值
可靠 .
环 境 化 学 1 7 卷
T
a b l e l
作用浓度 / m g · l一 `
浓度对数
9 6h 光密度以 = 6 5o n m )
藻细胞数 / ( 义 一。峨 )个 · m l
果积藻细 胞数 八 沐 1。 ` )个
抑制率 /%
经验几率单位
表 l 卜 N P 对斜生姗藻的毒性
R e s u lt o f t o x ic i t y t e s t o f l
一
N P t o S
c e” e d , s m u s Ob l i ,
u u s K 血 t z
一 1
0
.
0 7 3
1 4 1
.
8 6
6 6 1 7
.
2 8
3 9
4
.
7 2
0
。
1 2 5
一 0 . 9
0
.
0 6 6
12 9
.
4 3
6 0 2 0
.
6 4
一 0 . 8
0
.
0 6 1
1 1 9
.
8 3
5 55 9
.
6
4 8 75
4
.
9 4
一 0 . 7
0 0 5 9
1 1 4
.
7 4
5 3 1 5
.
5 2
5 l
5
.
0 3
0
.
1 1 8
2 30
.
5
1 08 4 8
44 5
4
.
86
一 0 . 6
0
.
0 5 4
1 0 5
.
7
4 8 8 1
.
6
5 5
5
.
1 3
表 2 1一 N P 剂量反应方程的 X “ 检验结果
T a b l e 2 X Z t e s t r e s u l t o f th e r e a e t io n e q u a t i o n o f l
一
N P
尸 /% K /% r /%
一 1 . 0 0 0
一 0 . 9 0 3
一 0 . 7 9 6
一 0 . 6 9 9
一 0 . 6 0 2
4
.
7 6 5 0
4
.
8 5 2 3
4
.
9 4 8 6
5
.
0 3 5 9
5
.
1 2 32
0
.
4 0 7 5
0
.
4 4 3 5
0
.
4 8 90
0
.
5 1 4 2
0
.
5 48 8
10 0
1 0 0
1 0 0
1 0 0
1 0 0
尸K /%
4 0
.
7 5
r 一 P K ( r 一 P K ) 2 / ( P K ( l一 P ) )
一 0 2 5
0
.
1 5
一 0 . 1 5
一 0 、 4 2
0
.
1 2
0
.
2 5 8 9
0
.
0 9 1 2
0
.
0 9 0 0
0
.
7 0 6 2
0
.
0 5 8 2
匕J09目UO几OJ月任8介`
:
J咬一吕1组`人J协月住`一a匕」
0ù JOU口叮`0
.…OJ4R11亡」几JA`左L工一匀
注 : X 受试物浓度对数 , Y 计算几率单位 . 尸 由 Y 查 出的反应百分率 , r 实际反应百分率 , K 对照反应百分率 .
2
.
3 1
一
N P 对藻体发育的影响
斜生栅藻的正常细胞形状是纺锥形 , 实际观察到 , 在 1一 N P 浓度为 0 . l m g · 1一 `时 , 个
别藻细胞明显增大 ; 浓度达到 0 . s m g · l一 `时 , 藻细胞异常增大 , 多数细胞变形 ; 当浓度
达到 1 . o m g · l一 ’时 , 细胞皱缩 , 蛋白核消失 , 叶绿体解体 , 藻液呈黄 白色 , 并有死细胞
出现 . 据有关硝基多环芳烃的代谢机理「’ 〕 , 在多种酶的参与下 , 1一 N P 经代谢可生成经基 、
胺基或环经基化合物等毒性更强的化合物 , 从而破坏藻体细胞器 , 影响藻体的生长发育 .
再综合考虑抑制随时间的变化情况 , 可以对 1一 N P 的抑制机理作如下推测 : 1一N P 进入生
物体后 , 与多功能氧化酶体系酶蛋白的活性基团进行共价结合 (不可逆结合 ) , 从而改变
了酶的化学结构和生物学功能 , 引起酶损伤 , 酶的催化功能严重受损图 , 而且这种损伤很
难得到恢复 , 表现出藻细胞抑制程度随浓度的增加而增加 , 随时间的延长而增加的趋势 .
由此可以推断 1一N P 对藻细胞的抑制属于不可逆范畴 .
仁 l 〕
仁2 〕
压3 〕
〔 4 〕
参 考 文 献
块 n川 s M J , M a e d o n a ld W M , C o p l a n M M , E s t im a r , o n o f N i t or 即 ly e y c l i e A r o ma t i c H y d : oc a r b o n s in F ( K刁 5 .
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, 玫 l a n s F A , C o m p a s i o n o f t h e C a r e i n o g e n l 一N P i n V ` t or a n d i n V i如 H e p a t i e
M e t a bO l i
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Y o u i e h i dO
a g l石 , E l s e v i e r 段 i e n e e P u b li s h e r s V , C a r e i n o g e n i e a n d M u t a g e n l e E f f e c t s o f 以 e s e l E n g i n e E x h a u s t .
Is h i川 s h i N , K o汪 u mJ A e t a l , ( e d s 19 8 6 , P . 29 1 )
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K a m a t a k 一 T
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L i v e r M i e r o s o m e s
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C a n c er R “ , 19 8 4 , 4 4 : 31 6 9
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6期 张朝等 :1一硝基花对斜生姗藻的毒性研究 5 57
[ 6」
[ 7〕
[ 8〕
〔 9〕
3一 N itro l iu n ath e ne
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aL m块 r t M , K re m e r S , A nk e e H , A n t im i e r o b i a l , P h yt o t o x i e . N e arn t ie id a l , C y t o t o x 一e , a n d M u t a g e n i e A e t i v i t i e s
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一
H y d r o x yP y
r e n e , t h e I n i t i a l M e t a ob l i
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s id i o m y e e t e C r i n i碑 1115 S t ip i t a r i a .
B以 l . E 几沉 r 。 ” . C 。 ” t a 刀 . 了 。 J 滋c 况 . , 1 99 5 , 5 5 : 2 5 1一 2 5 7
周永欣 , 水生生物毒性实验方法 , 北京 : 农业 出版社 , 1 9 8 9 , 1 14 一 121
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r n i s t e G F
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N i e k o l s J W
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O k 一n a k a R T , P h o t oc h e im
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, o n o f Z
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N 一t r o f l u o r e n e : C o r r e la t i o n b e t w e e n
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u e t i o n o f 肠 r e e t i o n 一 A e t i n g M u t a g e n i t y a n d F o rm a t i o n o f N i t r o a r o m a t i e s . 材倒口 t王on R e s . , 1 98 5 , 1 5一
1 5一 2 4
杜锦珠 , 醉的结构和作用机制 , 北京大学出版社 , 1 991
1 9 9 8 年 2 月 2 4 日收到 .
T O X I C I T Y E F F E C T S O F I
一
N I T R O P Y R E N E O N
S C E N E D E S M U S O B L I Q U U S K U T Z
Z h a n g Z h a o Z h u N a i k a i X i a X tj u a n l ) u X i妙i n g
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T o x i e it y e f f e e t s o f l
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a e e o r d i n g t o t h e s t a n d a r d e x p e
r im e n t m e t h o d f o r a l g a e t o x i e i t y o f e h e m i e a ls
.
R e s u l t
s h o w e d t h e r e p r e s s i v e e f f e e t o n S e e n
e d e sm u s ob l i g
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i t s h o w e d t h a t t h e r e p r e s s i v e e f f e e t 15 m o r e a n d m o r e
e n g a n e e d a l o n g w i t h t im e
,
t h e e h a
r a e t e r i s t i e o f t h e r e p r e s s iv e e f f e e t 15 l a s t i n g a n d
h o u g h t l y
, a n d t h e r e p r e s s i v e m e e h a n i s m 15 in r e v e r s ib l e r e p e s s i o n
.
K e yw o r d s : S c e n e d e s m u s Ob l i叮u u s 勘 t z , l 一 N P , a l g a e t o x i e i t y , r e p r e s s i v e m e t h a n i s m .