全 文 ：第 4卷 第2 期
18 9 4年6 月
环 境 科 学 学 报
ACT AS C I N ET I A EC I RC U MS T N AT I A E
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2
Jn e ul 口B 4
汞对斜生栅藻( se en e * so u :。 。 ,` q u。 : )
生长发育及光合作用的影响
韩 宏 英
(南开大学 环境科学系 )
摘 要
汞对斜生栅藻生长的毒性闭值在 .0 02 一 0· Os m g l/ 之间 , 生长完全受抑制的最低浓
度在 1一2二 ` l/ 之间 . 生长滞缓期随汞浓度提高而延长 . .0 05 一 l m g H g , + l/ , 能 引起
细胞体积增大 、形态异常 、 似亲抱子形成方式紊乱等现象 ,其变异程度及持续时间 随 汞
浓度提高而递增 . 形态变异的原因与汞抑制似亲抱子的形成 ,并扰乱其形成方式及 发
育有关 . 汞对光合作用有明显的影响 . 浓度在 压s m g l/ 以上时 . 其抑制作用在 3 小时内
表现出来 . .0 01 一 l m g H g Z + 1/ ,使光合强度在 24 小时内下降到约为对照的 20 一80 书 , 抑
制率与汞浓度成正相关 . 相关系数 1二 .0 9 9 3 . 迄后 , 有不同程度的恢复 . 仅 .0 lD m g 1/ 组
在 4 8小时内可恢复正常 . 分析认为 . 汞对光合作用及似亲抱子形成的抑制作用 , 是使生
长滞缓期延长的重要原因 .
水保病病因的查明引起了人们对汞污染的警惕和重 视 , 对 水 体 中汞 的 生 物 甲 基
化 、 通过食物链的富集及对生物的危害等方面进行了大量的研究 , 但对于水生食物链基础
环节的浮游植物毒性影响方面的研究 , 尚处于薄弱环节 . 七十年代以来 , 国外已开展了一
些汞对浮游植物生长和光合作用影响的研究〔 [一 , , 并发现汞对细胞形态产生 影 响帅 , ” , 关
于汞对藻类发育的影响 , 尚未见报道 . 在我国 , 关于这方面的研究工作刚刚开始 .
本文报道了斜生栅藻在不同汞含量培养液中的生长发育情况 、 对光合作用的影响 , 初
步分析了汞抑制栅藻生长及引起细胞形态发生变异的原因 .
一 、 试 验 方 法
试验在 25 Om l三角瓶中进行 . 在水生 4 号培养液中 , 加入 H g CI : 榕液 , 使试验液含有
不同 H g Z十浓度 , 每瓶定量接入处于对数生长期的藻种 , 试验液的最终 体 积 为 10 m l . 生
长试验的每一汞浓度组设三个重复 , 光合试验每组设两个重复 , 均以不加汞的作为对照 .
实验进行中每 日振荡四次 . 底部以并列 日光灯照明 , 生长试验的光强为 30 Ol0 x ’ , 连 续 光
照 , 温度 24 . 5士 1 . 6℃ . 光合试验材料 , 培养在 5 0 0 o lx 光强下 , 光照 12 小时 、 黑暗 12 小时 , 温
度 27 士 1℃ .
实验开始后 , 定时取样测定 . 生长试验用细胞计数法计数 , 并观察细胞形态 . 试验结
束时 , 取 25 m l藻液 , 以 .D 42 拼微孔滤膜过滤 , 80 ℃烘至恒重后 , 计算干重 . 光合作用强度 以
放氧量计算 , 用上海植物生理研究所制作的薄膜溶氧测量仪测定 , 测定光强为 SOD O0 lx , 温
度 2 8℃ ,
DOI : 10. 13671 /j . hjkxxb. 1984. 02. 008
5 18环 境 科 学 学 报 4卷
二 、 结 果 与 分 析
1
.汞对斜生栅藻生长的影响
( 1)汞对细胞数量和干重增长的影响
在 0 .0 1一 Z m gH gZ十 / l间 ,设置了 7
个浓度的试验组 . 图 1是栅藻在各浓
度中的生长曲线 . 实验进行 了天后 ,
各组细胞数及干重的相对增长量列于
表 1 . 从图 1和表 1可以看 出 , 栅 藻
在 H g Z +浓度为 0 . 0 1m g1/ 培养液中的
生长和对照相近 , o . 02 m g l/ 对生长略
有影响 , 抑制作用随 H g “ + 浓度升高而
增强 , 当浓度达 Zm g l/ 时 , 生长完全停
止 .
汞对生长的影响 , 还表现在 使 生
长滞缓期延长 , 延长时间 随 汞浓度增
加 而 递 增 (图 1 ) . 这 与 K a m p -
N i e l s e n ( 1 9 7 1 ) 〔` 〕及 B e n 一 B a s s a t 等
( 1 9 7 2
、
1 9 7 5 )。 , 3〕对小球藻 ( C h l o elr l a )
和衣藻 ( C hl a m y d0 0 0n as )的研究结果
一致 , 但和 B e n 一 B as s at 的结果不同的
是 , 经过滞缓期后 , 生长速度不能恢复
到和对照相似 , 表现为汞浓度越高 , 恢
复越困难 .
( 2 ) 不同细胞接种量对汞抑制
生长的影响
ǎ毛/抓动ù界à叫平州
一
6 一 2 3 4 5 6 7 8
时间 (d a y )
图 , 斜生栅藻在不同浓度含汞培养液中的生长
曲线
O一对照 ( CK ) ; x 一 o . o l m g Hg , + / l ; △一0· 0 2 m g H g乞+ / l ;
+ 一 o . 0 5m g H g卜 / l ; D一 0. l m g H g , + / l; Y一 0. s m g H g , + / l:
. 一 l m g H g , + / l:甲一 2坦 g H g , + / I ;
加 “ O ”者表示细胞出现异常现象
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.
1 G r o w t h e u r ve s o f 5
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表 】 不同浓度汞对斜生栅藻细胞数量及干重增长影响的比较 (对照的肠值 )
T a b le 1 C o mP
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s o n o f e f f e e t s o f H g e o n ce n t r a t i o n o o n i n e er a
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汞浓度 (m g l/ ) 0 . 0 1 } 0 . 0 2 { 0. 0 5 0 . 1 } 0.
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干 重
2期 韩宏英 : 汞对斜生栅藻 (冼胡 ede蒯。 。 bil 州 “ a )生长发育及光合作用的影响 159
在藻类培养中 , 生长情况常和细胞接种量有关 . 为进一步查明汞对 栅 藻 生长 的影
响 , 对低浓度组和高浓度组 , 分别观察了不同接种量对汞抑制细胞数量增长的影响 , 其 结
果分别见表 2 及表 3 .
表 2 在起始细胞密度不同情况下 ,低浓度汞对斜生栅藻生长的影响
T a b l e 2 E f f e e t o f l o w e o n加刀 t r a t i o n o f m e r e u r丫 o n g or w t l一 o f 夕 . ob l`q讹口 u n d e r
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起始细胞数
( x 10 .加 1)
0
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4
二二 .生吞燮些兰业业竺- 一- }一一竺卫卫鼓兰逞卫翌二一一
一一一季竺一里 i丝竺华一一一}一一季竺导竺翌华 , 一
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表 2表明 , 0 . 0 1m g H g “ +/ 1各组的生长 , 均与对照相近 , 进一步证实这一浓度对生长没
有影响 . 浓度为 0 . 02 m g H g “丫 1时 , 在细胞密度低的情况下 , 显示一定的抑制作用 , 加大细
胞接种量 , 生长也能和对照接近 . O . 05 m g H g “丫 1 各组 , 汞的抑制作用明显 , 且随接种量降
低 , 抑制作用明显增强 ` 由此认为 , 影响斜生栅藻生长的浓度闭值在 0 . 02 一 0 . 05 m g H g “丫 l
之 I’ed . 这比B r i n g m a n n等 ( 1 9 8 0 ) ( , , 报道的汞对四尾栅藻 ( 5 . g u a d r i e a u da ) 的毒性闭值
。 . 07 m g H g “ 十 l/ 低 . 这种差距除与种间对汞敏感性的差异有关外 , 也与培养条件有关 . 试
验结果表明 , 细胞密度对汞的作用是有一定影响的 .
衰 3 在起始细胞密度不同时高浓度汞对斜生栅藻生长的影响
T a b l e 3 卫 f f e c t o f h i g he r e o n e e n t ar t i o n o f m e cr u yr o n g or w t h o f 夕 . o b l`产农。
u n d e r v a r i o u s i刀 i t i a l e e l l de n s i it e s
起 ” 钾 _ _ 胞 ” 卜一一一三生1 三一竺些竺坚里竺生一 ~一— -~ …一斗一一 -一州一一0· ` { 0· 2一 。 ’ 2`。· , { 5· 8 2 } 。 ’ 了0`· ` { ’ · ,一 ` ’ ` 3从表 3可以看出 , 汞浓度为 l m g l/ 、 细胞密度为 .0 4 x l0 叮m l 的实验组 , 生长受到抑制 , 将细胞密度增加到 。 . 9及 1 . 4 x l 。勺m l时细胞数量也有所增长 , 而 Zm g H g “丫 1的各组均
不能恢复生长 . 因此认为 , l m g H g “ + l/ 对斜生栅藻的生长有强烈抑制作用 , 使生长完全受
到抑制的最低浓度在 1一 Zm g H g Z + l/ 范围内 .
2
. 在斜生栅藻生长发育过程中 , 汞对细胞形态及似亲抱子形成的影响
正常生长的斜生栅藻是由 4 或 8 个 (少数为 16) 纺锤形细胞顺长轴平行并列组成的群
体 , 在培养条件下易分散成单个细胞存在 (图 2 ) . 每个细胞有一片叶绿体及一蛋 白 核 .
繁殖时 , 原生质体作交叉分裂 , 形成四个似亲抱子 . 抱子成熟后 , 由母细胞壁开一裂 缝散


拓 2环 境 科 学 学 报 4卷
3
.汞对斜生栅藻光合作用的影响
在 0· 1 0一 m lg Hg Z丫 1 范围内 ,设
置了四个汞浓度组 , 包括对生长无 影
响以及抑制作用很强的汞浓度 . 观察
了 4 8小时内光合强度的变化 , 结 果 见
图 6 。
栅藻接触 o . s m g l/ 以上浓度汞后 ,
3 小时内光合作用即受到抑 制 , 而 低
浓度汞则显示暂时增强的现象 , 其 抑
制效应推迟出现 . 3 小时后 , 各组 的
光合强度均急 速 下 降 . 至 8 小 时 ,
.D 0 1m g H g
Z
+/ 1 组的放氧量下降到 接
近对照 , o . l m g H g “ +/ 1组巳显示受到
抑制 . 经急速下降期后 , 下降速 度 减
缓 , 至 2 4小时 , D. 0 1m g H g Z + / I 组已下
降到约为对照的 8D 拓 , 随汞浓度提高
抑制作用明显增强 , l m g H g “ +/ l 组的
放氧量约仅为对照的 20 万 . 统计分析
结果 , 光合抑制率与汞浓度间相 关 系
(欲ù州友旱恻如嫂长
“嘴一护一一一弓厂一一一一一岌 8
时间 ( h )
田 6 不同浓度汞对斜生栅藻光合强度的影响
F i g
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6 皿f e e t o f e o n倪 n t ar t l o n s o f m e r c怪守
o n 饱 et o f P h o ot 叮 n t】1e 呱 5 o f 召 .
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数 r二 0 . 9 3 , 尸< 0 . DI , 说明二者相关非常显著 . 24 小时后光合作用趋向于恢复 , 48 小时内 ,
除最高浓度外 ,其它各组的放氧量均有不同程度的上升 , 但 仅 。 . 0 1m g H g 么+/ 1 组 能恢 复
正常 .
G r e e n f i e d ( 1 9 4 2 )
( 0[ 〕报道 , 2 . 5 x 1 0一` m o 1H g 么+ 在 5 0分钟内可使小球藻光合作用完全
受到抑制 , K a m p 一 N i e l s e n ( 20 7 2 ) 〔` ,报道 , ,\J 球藻接触 3 0 0拌 g H g么+ / 1后 , 第二小时光合作用
快速下降 .本试验也证明 , 在一定浓度范围内 , 汞对栅藻的光合作用 , 也能产生急剧的抑制
效应 , 但经一适应期后可不同程度地得到恢复 , 这与湖北省水生生物研究所 ( 19 7 6 )叻对一
种丝状藻 (刚毛藻C la do P ho ar )的研究结果相似 , 不同的是 , 汞对栅藻光合作用的抑制持续
时间较丝状藻长 , 且恢复速度缓慢 .
栅藻在接触低浓度汞后 , 光合作用出现暂时增强的现象 , 这可能是由于汞使代谢失常
而出现的暂时的刺激效应 , 其原因尚待探讨 .
光合作用是植物重要的生理机能 , 如果受到抑制 , 对植物体的代谢和生长会带来一系
列影响 . O . Ol m g H g “ + I/ 对栅藻的光合作用只表现为暂短的抑制 , 且抑制 率 较 低 、 恢 复
快 , 故对生长未引起明显不良的影响 . 随汞浓度增高 , 对光合的抑制率增强 , 恢复速 度减
缓 , 因此 , 相应地使生长滞缓期延长 .
二二、 Z 结
O
.
Ol m g H g
Z
+/ 1 对斜生栅藻生长没有影响 , 影响生 长 的 闭 值 在 0 . 02 一 0 . 05 m g
2期 韩宏英 :汞对斜生栅藻 (及胡昭翻用暇” 。夕内卿杜a) 生长发育及光合作用的影响 13 6
Hg :
+
/ l之间 , l m g H g 名+/ 1 对生长有强烈的抑制作用 , 使生长完全抑制 的 最 低 浓 度 在
1一 Zm g H g “ +/ 1范围内 . 汞对生长的抑制作用 , 在一定程度上与细胞接种量有关 . 随汞浓
度提高生长滞缓期相应延长 .
2
. 汞浓度在 0 . 05 一 l m g l/ 范围内 , 能不同程度地引起细胞体积增大 , 形态异常 ,
叶绿体分裂成块 , 似亲抱子形成方式紊乱等现象 , 其影响程度和持续时间随汞浓度提高而
递增 . 随上述现象的消失或部分消失 ,培养物即进入对数生长期 .
3
. 汞对细胞形态的影响与汞抑制似亲抱子形成 、 扰乱抱子形成方式和正常发育 有
关 .
4
. 压沁目 l以上的汞 , 对光合作用的抑制在 3 小时内即表现出来 , 0 . l m g l/ 以下 , 抑
制作用推迟出现 . 0 . 01 一 l m g H g , +/ 1使光合强度最低下降到约为对照的 20 一 8D 书 , 其抑
制率与汞浓度成正相关 . 至 48 小时 , 除 1m g H g忽+/ 1组外 , 光合强度有不同程度的恢复 , 仅
.0 0 1m g H g名+ / l组恢复到正常水平 .
6
. 汞对光合作用及似亲抱子形成的抑制作用是使生长滞缓期延长的重要原因 ,
文中照片承南开大学生物系陈瑞阳协助拍摄 ,特此致谢。
, 考 文 做
( 1〕 K a m p一 N i e ls e n . L二 P h” 白 L P al ” 么, 2 4 , 6 5 6 ( 19 7 1) .
( 2 〕 B e n 一B as as t , D . , N 。扣 r ` . 24 : 43 (19? 2 ) .
〔 3 ) B e 。 一B a . s a t , D . e t a l . , 几 , fo .l P al ” .t , 3 3 , 1 2 8 ( 197 6 ) .
( 4 ) N u
z z i
.
R
. ,
N
a扣 r e , 幼 7 . 38 ( 1972 ) .
( 5 〕 F u j社a , M . e t a l . , 甲。坛 r R e s二 9 , 889 (19了6 ) .
〔6 〕 H o n r e , D . e t a l二 B u l .l E ” 口介 o n . C o ” 扣价 . oT 劣 f e o l . , 2 5 . 694 ( 1980 ) .
〔 7 〕 D盯 i e二 A . G 二 J . M a r . 刀勿.l 月s s o .c U .K 5 6 . 5 9 (一9 76 ) .〔 8 〕 T o 也 p k i n s , T . e t a l二 H夕d r o b白.1 4 9 . 111 ( 197 6 ) .
( 9 〕 B r in g m a n n , G . e t a l . , 甲 a拒 r R e s 二 14 , 23 1 ( 19 80 ) .
( 10〕 G r e e n f ie l d , 5 . 5 . , A扔 e r . .J B。斌. 2 .9 1 21 (1 . 4 2 ) .
〔1幻 湖北省水生生物研究所第五室藻类应用组 . 水生生物学集刊 . 6 , 67 ( 1 97的 .
1 9 5 3年 6 月 3 日收到
1 6 4 环 境 科 学 学 报 4卷
E F F E C T O F M E R C U R Y O N G R OW T H
,
D E V E L O P M E N T
A N D P H O T O S Y N T H E S I S O F S C E N E D E ’S A叹IS
O B L I’Q乙足 IS
H a n H o n g y i n g
( D
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a r f m e n f of 尸” v 1’r o 。 川 e o af l S e :’e 。 e e , N a n 儿a 犷厄I” 了: , e r s f f y )
A B S T R A C T
T h e t o x i e i t y t h r e s h o l d o f H g o n g r o w t h o f 5
.
o b l`g u u s 处5 b e t二 e e n
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、
0 2 a n d 0
.
0 5 m g / 1
.
T h e m i n i m u m e o n e e n t r a t i o n w h i e h m a y i n d u e e
e o m p l e t e g r o w t h i n h i b i t i o n 15 i n t h e r a n g e o f z一 Zm g / 1. A n d , t h e
l e n g t h o f l a g p h a s e d u r i n g g r o w t h d e p e n d s o n H g e o n t e n t
.
C o n e e n t r a t i o n s o f 0
.
D5一 1 m g / 1 H g e a u s e d i n h i b i t i o n o f a u t o s p o r e
f o r m a t i o n
,
d i s t u r b a n e e o f t h e m o d e o f a u t o s P o r e f o r m a t i o n a n d
d e v e l o p m e n t
,
t h u s i n d u e e m e n t o f e e l l u l a r a b n o r m a l i t i e s
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9
.
i n e r e a s e d
e e l l s i z e
, t h e n o r m a l l y f u s i f o r m e e l l s a s s u m i n g a n o v o i d
, o b l o n g a n d
a b e r r a n t i r r e g u l a r s il a p e
.
T h e d e g r e e o f a b n o r m a l i t i e s a n d d u r a t i o n a r e
d i r e e t l y r e l a t e d t o m e r e u r y e o n e e n t r a t i o n
.
T h e r e w e r e n o v i s i b l e
e h a n g e s o f m o r p h o l o g y a t Zm g / 1 b u t t h e e h l o r o p l a s t d e p i g m e n t a t e d
g r a d u a l l y
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.
0 1一 l m g H g Z + / 1 e a u s e s d e e r e a s e i n p h o t o s了 n t五e t i e a e t i v i t y t o a b o u t
2 0一 8 0拓 o f e o n t r o l w i t h i n a p e r i o d o f 2 4 h o u r s . D e g r e e o f i n h i b i t i o n 1 5 ,
h o w e v e r
, p r o p o r t i o n a l t o H g l e v e l
.
T h e t o x i e e f f e e t o f H g e o n e e n -
t r a t i o n s g r e a t e r t h a n 0
.
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s h o w s r a p i d l y i n 3 h o u r s
.
A t t h e e n d o f
e x p e r i m e n t ( 4 8 t h h o u r ) p h
o t o s y n t h e s i s o f a l l t r e a t m e n t s e x e e p t l m g / l
e x h i b i t e s d i f f e r e n t d e g r e e o f r e e o v e r y
,
b u t o n l y a t 0
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0 1m g / 1 i t
r e e o v e r s
t o a l e v e l t h a t 15 s i m i l a r t o t h a t o f t h e e o n t r o l
.
T h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s i n d i e a t e t h a t th e l a g i n g r o w t h 1 5 d u
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i n h i b i t i o n o f H g o n p h o t o s y n t h e s i s a n d a u t o s p o r e f o
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