全 文 ：　第 46卷　第 5期
2007年　9月
中山大学学报 (自然科学版)
ACTA　SCIENTIARUM　NATURALIUM　UNIVERSITATIS　SUNYATSENI
Vo l. 46　No. 5
Sep.　2007 　
龙须菜对邻苯二甲酸二甲酯 (DMP)毒性的响应*
余　江 1, 2 , 杨宇峰 1
(1. 暨南大学水生生物研究所 , 广东 广州 510632;
2. 广东药学院公共卫生学院 , 广东 广州 510006)
摘　要:在实验条件下 , 研究邻苯二甲酸二甲酯 (DM P) 暴露对龙须菜生理生化指标的影响。结果显示 , 在低
质量浓度 DMP (≤0.1 m g L - 1) 下暴露时 , 叶绿素 a (Ch la) 质量分数随暴露时间的延长呈明显上升趋势 , 暴露
20 d时 Ch la质量分数 (以鲜质量计) 为 0. 193 mg g - 1 , 较之对照组上升了 27. 81%, 短时间内 (≤5 d) DM P可
促进可溶性蛋白质量分数增加 (最大值为 1.516%), 诱导过氧化氢酶 (CAT) 活性 (以鲜质量计) 上升 (最大
值为 205. 822 μ g - 1 m in- 1) 和丙二醛 (MDA) 含量下降 (最小值为 16. 54 μm o l g - 1), 促进龙须菜生长;当
DM P质量浓度≥0. 3 m g L - 1时 , Ch la质量分数随着 DMP质量浓度的升高和暴露时间的延长呈明显下降趋势 , 高
质量浓度 DM P组暴露 20 d时 , Ch la质量分数降至 0.118 mg g - 1 , 较之对照组下降了 21.85%, DM P引起可溶性
蛋白质量分数逐渐降低 , 抑制 CAT活性 , 并使 MDA明显增加 , 抑制龙须菜生长。 DM P暴露 20 d内 , 过氧化物
酶 (POD)活性随 DMP质量浓度的升高和暴露时间的延长持续受到抑制 , 而谷胱甘肽氧化酶 (GSH - PX) 活性
与暴露时间呈抛物线型时间 -效应关系。
关键词:龙须菜;邻苯二甲酸二甲酯;过氧化氢酶;抗氧化
中图分类号:Q89　　文献标识码:A　　文章编号:0529-6579 (2007) 05-0088-05
　　 邻苯二甲酸酯类 (Phtha lic A cid Easters,
PAE s), 俗称酞酸酯 , 是世界上广泛使用的人工合
成有机物 , 也已成为全球性污染物之一。其中邻苯
二甲酸二甲酯 (DMP) 、 邻苯二甲酸二乙酯
(DEP)等被美国 、日本以及中国等许多国家列为
重点控制的环境污染物[ 1] 。研究表明 , PAE s除具
有一般毒物的毒性外 , 还具有内分泌干扰毒性 、生
殖发育毒性和致癌 、 致畸 、致突变等毒性 [ 2] 。
有关 PAE s对水生生物毒性的研究 , 国内外已
有比较多的报道 , 主要集中于 PAEs对浮游动物 、
鱼类等敏感生物的生长 、 繁殖等生理功能的影
响 [ 3 - 4] 。关于 PAE s对生态系统初级生产者———微
藻的毒性及其生态毒理学的研究在国内外也已有报
道 [ 5] , 但对于大型藻类 , 尤其对龙须菜 , 关于环
境因素以及各种化学污染物对它的生理生化效应的
影响研究甚少 。龙须菜 (Gracilaria lemaneiform is)
是红藻门江蓠属中一种重要的大型经济海藻。随着
海洋环境污染的日益严重 , 龙须菜也不可避免的遭
到环境污染 。本试验选取以 DMP为代表 , 研究龙
须菜对 DMP的毒性响应 , 以探讨酞酸酯类化合物
对大型藻类生理生化特性的影响 , 为海洋资源保护
和环境生物监测提供科学依据 。
1　材料与方法
1.1　材料来源及预培养
实验用龙须菜取自广东省南澳养殖区。选择健
康藻体 , 用过滤海水冲洗材料 , 放在室内水族箱内
暂养 。适应期水温 (20 ±1) ℃, 光照强度 2 000
lx, 盐度 30‰, 光周期 12L∶12D , pH为 8.0。
1.2　实验方法
以过滤天然海水 +DMP为培养基质 , DMP设
置低质量浓度组 (0.1 mg /L)、 中质量浓度组
(0.3 mg /L)、高质量浓度组 (1.0 mg /L) 3个梯
度 , 另设一组空白对照 (等量丙酮 +天然海水 ),
设置 3组平行组。实验用 2 000 mL烧杯 , 装 1 000
mL培养液 , 加入龙须菜约 3 g左右 (用高温灭菌
海水洗净 , 挑选健康藻体 )持续培养 , 为保证营
养盐的供应 , 按 3 g /L标准每隔 1 d更换培养液 ,
实验周期为 20 d。于 1、 5、 10、 20 d, 取样测定龙
须菜生长速率 、 叶绿素 a (Chla)、 可溶性蛋白质
量分数 、 过 氧化物 酶 (POD )、 过 氧化 氢酶
(CAT)、 谷胱甘肽氧化酶 (GSH - PX)、 丙二醛
(MDA)等指标 。
* 收稿日期:2007 - 03 -07
基金项目:国家自然科学基金资助项目 (U0633006, 40473046);广东省科技攻关资助项目 (2004B50301010)
作者简介:余江 (1974年生), 女 , 博士生 , 讲师;通讯联系人:杨宇峰;E-m ail: tyyf@ jnu. edu. cn
　第 5期 余　江等:龙须菜对邻苯二甲酸二甲酯 (DM P) 毒性的响应
1.3　生理生化指标测定
生长速率由公式 SGR (% /d) =[ (W t W/ o) 1 /
t
- 1 ] ×100%求得 , 其中:Wo为初始时间龙须菜
鲜质量 (g), W t为 t天后龙须菜鲜质量 (g)。
Chla测定方法参考 Moran方法[ 6] ;可溶性蛋
白质量分数采用考马斯亮蓝法测定[ 7] ;POD活性
采用愈创木酚法测定 [ 7] ;CAT活性采用紫外吸收法
测定[ 7] ;MDA采用硫代巴比妥酸法测定[ 7] ;GSH
- PX采用试剂盒法 , 试剂盒购自南京建成生物工
程研究所。
2　实验结果
2.1　DMP对龙须菜生长速率的影响
不同质量浓度 DMP对龙须菜生长的影响存在
差异 (图 1)。低质量浓度 DMP组龙须菜生长速率
较之对照组上升了 2.58 %, 但无显著性差异 (P
>0.05);中 、高质量浓度 DMP介质中龙须菜的生
长均呈负增长 (P <0.01), 生长速率较之对照组
分别下降了 300%、 453.78%。由图 1还可看出 ,
20 d内 , 生长速率与 DMP质量浓度总体呈明显的
负相关性 (R 2 =0.9416, P <0.001)。
图 1　DMP对龙须菜生长速率的影响
F ig.1　The e ffec ts of DM P on the spec ial grow th ra te
(SGR) ofG. lem aneiform is
2.2　DMP对龙须菜叶绿素 a及可溶性蛋白质量分
数的影响
不同质量浓度 DMP对龙须菜叶绿素 a的影响
存在差异 (图 2)。低质量浓度 DMP组的叶绿素 a
质量分数 (以鲜质量计 , 下同)随着暴露时间的
延长而逐渐上升 , 暴露 20 d时 , 叶绿素 a质量分
数达到 0.193 mg g- 1 , 较之对 照组 上升了
27.81%, 呈明显的正相关性 (R 2 =0.9932, P <
0.01)。中 、高质量浓度 DMP的叶绿素 a质量分数
则随着培养时间推移呈下降趋势 , 呈明显的负相关
性 (中质量浓度:R2 =0.9569, P <0.05;高质量
浓度:R 2 =0.9768, P <0.05)。当培养时间≥10
d, 中 、高质量浓度 DMP的叶绿素 a质量分数较之
对照组均有明显下降 (P <0.05), 其中高质量浓
度 DMP组暴露 20 d时 , 叶绿素 a质量分数较之对
照组下降了 21.85%。
图 2　DMP对龙须菜叶绿素 a质量分数的影响
F ig. 2　The e ffects of DMP concentration changes
on ch lo rophy ll a con tent o fG. lem aneiform is
低质量浓度 DMP组 , 龙须菜可溶性蛋白质量
分数随着暴露时间的延长呈先上升后下降趋势
(暴露 5 d时达到最大值 1.516%), 与对照组比较
差异不显著 (P >0.05)。中 、 高质量浓度 DMP的
可溶性蛋白质量分数随着暴露时间的延长呈下降趋
势 , 呈显明的负相关性 (中质量浓度:R2 =0.842 1,
P <0.05;高质量浓度:R 2 =0.948 7, P <0.05)。
当培养时间 20 d, 中 、高质量浓度 DMP条件下的
可溶性蛋白质量分数较之对照组分别下降了
22.98%、 24.52% (图 3)。
图 3　DMP对龙须菜可溶性蛋白质量分数的影响
F ig.3　The e ffec ts of DM P concentration change s on
so luble p ro te in conten t o fG. lemaneiform is
2.3　DMP对龙须菜抗氧化防御指标的影响
低 、 中质量浓度 DMP组 , 龙须菜的 POD活
性 , 在培养至中期 (≤10 d), 随着暴露时间的延
长呈缓慢下降趋势 , 但与对照组比较差异不显著
(P >0.05), 当培养时间≥20 d, 尤其是中质量浓
度 DMP下 POD活性则明显下降 (P <0.05)。高质
89
中山大学学报 (自然科学版) 第 46卷　
量浓度 DMP条件下的 POD活性随着暴露时间的延
长呈明显下降趋势且呈明显的负相关性 (R2 =
0.963 9, P <0.05) (图 4)。
随着暴露时间的延长 , 各质量浓度 DMP处理
条件下龙须菜 CAT活性大体均呈现先上升后下降
的趋势 (图 5)。低质量浓度 DMP组 CAT活性 ,
在第 5天时达到最大值 (205.822 μ g -1
m in
-1), 但与对照组比较无显著性差异 (P >
0.05)。而中 、高质量浓度 DMP处理下龙须菜 CAT
活性在培养初期 (≤1 d)均达到最大值 (分别为
234.658、 230.467μ g -1 m in- 1 , 较之对照组分
别上升了 23.93%、 21.72%), 而后逐渐下降尤其在
培养到 20 d时较之对照组分别下降了 12.23%、
15.16%。
各质量浓度 DMP处理条件下的 GSH -PX活性
与对照组比较总体呈现先下降再上升后下降的趋势
(图 6)。GSH - PX活性与暴露时间呈明显的抛物
线型时间 -效应关系 (低 、 中 、 高质量浓度 DMP
组的时间 -效应关系式分别为 y = - 127.81x2 +
659.49x +255.82, R2 =0.836 3, P <0.05;y =
-124.53x2 + 654.84x +179.83, R2 = 0.985 1,
P <0.01;y = - 181.07x2 + 923.59x - 164.45,
R
2 =0.973 9, P <0.05)。暴露初期 (≤1 d), 各
质量浓度组 GSH - PX活性较之对照组分别下降了
29.53%、 34.97%、 47.76%;暴露中期 (10 d),
各实验组 GSH -PX活性均又明显上升 , 但较之对
照组差异不显著 (P >0.05);到暴露后期 (≥20
d), 各 DMP质量浓度组尤其是高质量浓度 DMP的
GSH - PX活性明显下降 (P <0.05)。
低质量浓度 DMP组 MDA呈先下降后缓慢上升
趋势 , 与对照组比较无显著性差异 (P >0.05)。
中 、 高质量浓度 DMP下的 MDA含量大体均呈现上
升趋势 , 培养前期 (≤5 d)上升幅度不大 , 分别
为对照组的 2.23%、 5.75%, 但到中后期 (≥10
d), MDA含量明显上升 (与对照组比较均有极显
著差异 , P <0.001)。整个培养周期 , 中 、 高质量
浓度 DMP条件下的 DMA含量与培养时间呈明显的
正相关性 (中质量浓度:R 2 =0.989 3, P <0.05;
高质量浓度:R 2 =0.997 2, P <0.01) (图 7)。
各质量浓度 DMP处理下的龙须菜 DMA含量的变化
情况刚好与生长速率 , 叶绿素的变化趋势相反。
90
　第 5期 余　江等:龙须菜对邻苯二甲酸二甲酯 (DM P) 毒性的响应
3　讨　论
3.1　DMP对龙须菜生长状况的影响
本研究结果表明 , 在环境因子相同条件下 , 龙
须菜生长受 DMP质量浓度和暴露时间的影响 。低
质量浓度 DMP在一定程度上促进龙须菜生长 , 这
与许多研究者[ 8 - 9]发现低浓度有机污染物对藻类不
但没有毒害 , 反而有促进作用的结论一致。 S teb-
b ing
[ 10]认为这种增益现象是生物的一种 “毒物的
兴奋效应”, 是自我保护的一种机制。当污染物超
过其耐性限度 , 对藻类都有致毒效应 , 其主要表现
在抑制光合作用 、呼吸作用和固氮作用 , 使藻类生
长受到抑制 , 本研究发现当 DMP质量浓度超过
0.3mg /L时龙须菜生长速率明显下降也证实了这
一观点 。
3.2　DMP对龙须菜叶绿素 a及可溶性蛋白质量分
数的影响
以 Chla质量分数作为污染的生物指标 , 这在
有机污染物对微藻的毒理学研究中很常见 , 有机污
染物能改变藻类的 Chla质量分数 , 同时也意味着
影响光合作用[ 9] 。本实验龙须菜暴露于 0.1 mg /L
DMP 20 d内使 Ch la质量分数逐渐上升 , 而当 DMP
质量浓度大于 0.1 mg /L时则引起 Chla质量分数的
降低 , 并随 DMP浓度的增加和暴露时间的延长 ,
Chla质量分数越来越低 , 其原因可能有 3个方面 ,
一是过高质量浓度 DMP干扰了色素的合成 , 二是
引起了已有色素的降解 , 三是高质量浓度 DMP诱
发了藻体的颜色突变体的出现[ 11] , 但相关机制还
有待进一步研究 。海藻内可溶性蛋白是藻类代谢的
一个重要指标 , 其含量的升高有助于维持藻体细胞
的正常代谢 , 提高海藻的抗逆性。但一定浓度的有
机污染物却会改变蛋白质的合成模式 , 减少藻类蛋
白质的合成 , 如诱导藻核酸酶和蛋白酶的活性 , 使
蛋白含量下降 [ 9] 。本研究中 , 低 DMP质量浓度组
可溶性蛋白质量分数在暴露第 5天时达到一个峰
值 , 其原因在于龙须菜启动了自身保护机制 , 通过
提高可溶性蛋白来增加细胞渗透浓度和功能蛋白的
数量 , 从而有助于维持藻细胞的正常代谢 。但当污
染暴露达 10 d后 , 可溶性蛋白质量分数又开始下
降 , 这是由于细胞损害已经达到严重水平 , 蛋白质
的合成受到破坏 [ 9] 。而在中 、高质量浓度 DMP组
可溶性蛋白质量分数随暴露时间的延长而持续下
降 , 表明 DMP质量浓度超过 0.1mg /L后 , 藻细胞
在较短时间内就会遭到损害。
3.3　DMP对龙须菜抗氧化能力指标的影响
植物抗氧化系统能够保护细胞在逆境条件下不
受氧化胁迫的伤害 , 这种保护能力的大小取决于生
物体内抗氧化系统的活性[ 12] 。
POD是一种含 Fe的蛋白质 , 它能催化过氧化
氢氧化酚类的反应 , 在植物的呼吸代谢和抗性生理
中起到重要的作用 , 而 CAT可有效地催化 H2O2分
解 , 使其失去活性氧作用 , 保护机体不受损害 。以
POD、 CAT作为污染监测生物标志物已进行了一些
研究 [ 13] 。但有关污染物对海藻 , 特别是大型藻类
POD、 CAT指标的报道还甚少[ 14] 。本研究发现在
暴露时间低于 10 d, 低 、中质量浓度 DMP下龙须
菜 POD活性均有所下降 , 但下降幅度很小 , 而当
暴露时间大于 10 d后 , POD活性明显下降 , 且随
暴露时间的延长 , 下降幅度越大 。而不同浓度组的
DMP均会使龙须菜 CAT活性随着污染时间的延长
先升高后下降 , 表现为低浓度短时间内诱导 CAT
活性和较长时间暴露抑制 CAT活性。其原因在于
海藻对环境胁迫有一定的耐受能力 , 当污染胁迫较
轻时 , 抗氧化系统产生适应性诱导反应 , 以减缓或
消除污染引起的氧化胁迫 , 但严重的污染胁迫则会
对抗氧化系统起抑制作用 , 导致 POD、 CAT等活
性下降。
GSH - PX既可清除 H2O 2又能清除脂类氢过氧
化物 , 广泛分布于机体各组织器官内 , 能激活多种
酶 , 促进糖 、 脂肪及蛋白质代谢 , 并可通过巯基与
体内的自由基结合 , 加速自由基的排泄 , 有效地防
御自由基和其它氧化物对机体的氧化损伤作用[ 15] 。
本研究结果显示不同质量浓度 DMP组 , GSH - PX
活性与暴露时间呈抛物线型的时间 -效应关系。
逆境条件下 , 植物体内活性氧代谢失衡 , 过多
的活性氧能够使植物细胞膜脂发生过氧化作用 , 损
伤和破坏细胞膜 , 丙二醛 (MDA)是细胞脂质过
氧化的产物 , 以其含量大小来衡量膜过氧化的程
度[ 12] 。本实验结果也证实了这一点 , 当 DMP质量
浓度低于 0.1mg /L时MDA含量在培养初期有所下
降 , 而后随暴露时间的延长和 DMP质量浓度的增
加出现明显的上升趋势 , 这刚好与生长速率的变化
趋势相反 , 即当 DMP质量浓度超过 0.1 mg /L时 ,
对龙须菜的生长由促进作用变为抑制作用 , 龙须菜
表现出发黄发白等死亡性状 。
4　结　论
(1)在低质量浓度 DMP (≤0.1 mg /L)暴露
下 , 龙须菜生长良好 , 叶绿素 a质量分数随着暴露
时间的延长呈明显的上升趋势 , 而 MDA则呈下降
趋势;但当 DMP浓度 >0.1 mg /L时 , 叶绿素 a质
量分数随着 DMP浓度的升高和暴露时间的延长呈
91
中山大学学报 (自然科学版) 第 46卷　
明显的下降趋势 , 相反 MDA则呈明显上升趋势 ,
龙须菜生长受到明显抑制 , 藻体表现出发黄发白等
死亡性状。
(2)低质量浓度 DMP (≤0.1 mg /L)可以在
短时间内促进龙须菜可溶性蛋白质量分数的增加 ,
随后转变为抑制;而较高质量浓度 DMP (≥0.3
mg /L)导致可溶性蛋质量分数量随暴露时间的延
长而下降。
(3) POD活性随 DMP质量浓度的升高和暴露
时间的延长几乎持续受到抑制;而低质量浓度
DMP (≤0.1 mg /L)可以在短时间内诱导 CAT的
产生 , 长时间暴露和高质量浓度 DMP则抑制 CAT
活性;无论是低质量浓度还是高质量浓度 DMP组 ,
GSH -PX活性与暴露时间均呈抛物线型时间 -效
应关系 , 即先被诱导后逐渐受到抑制 。
参考文献:
[ 1] 　张征 , 吴振斌. 酞酸酯对水生生物的生物学效应 [ J] .
淡水渔业 , 2006, 36(11):57 - 59.
[ 2] 　EM IKO K, E ISUKE F. Ro le o f ox idative stress in germ
ce ll apop to sisbyd i(2 - e thy lhexy l) phtha la te [ J] . B io-
chem J, 2002, 365:849 -856.
[ 3] 　况琪军 , 赵文玉 , 邓萍 . DBP对斜生栅藻及天然混合
藻类致毒效应研究 [ J] . 水生生物学报 , 2003, 27(1):
103 -105.
[ 4] 　CH EN W L, SUNG H. The toxic effect of phthalate esters
on imm une responses of g ian t fre sh w ate r praw n (Macro-
brachium rosenbergii) v ia o ra l treatm ent [ J] . Aqua tic
Tox ico logy, 2004, 74:160 - 171.
[ 5] 　邱海源 , 王宪. 邻苯二甲酸酯对海洋藻类的致毒效应
[ J] . 厦门大学学报:自然科学版 , 2005, 44(2):294
- 296.
[ 6] 　MORAN R. Fo rmu lae fo r de term ination o f ch lo rphy llous
pigm ents ex trac ted w ith N, N - dim e thy lform am ide [ J] .
P lant physiol, 1982, 69:1376 - 1381.
[ 7] 　郝再彬 , 苍晶 , 徐仲. 植物生理实验 [M ] . 哈尔滨:哈
尔滨工业大学出版社 , 2004.
[ 8] 　冯琛 ,路新枝 , 于文功. 逆境胁迫对条斑紫菜生理生化
指标的影响 [ J] . 海洋湖沼通报 , 2004, 3:22 - 26.
[ 9] 　李钦 , 魏凤琴 , 陈纪新 , 等. 甲胺磷 、辛硫磷对坛紫菜
叶状体的生理效应 [ J] . 水产学报 , 2004, 2:110 -
113.
[ 10] 　STEBBING A R D. H o rmesis the stim ula tion o f g row th
by low leve ls o f inhibito rs [ J] . Sci To l Env iron, 1982,
22:213 - 234.
[ 11] 　林光恒 , 张小庆 , 吴超元. 苯并 (a)芘对紫菜(Por-
phyra)的致突变效应 [ J] . 海洋科学 , 1990, 2(2):57
-59.
[ 12] 　FUJITA S, NAZAM ID S. Pu rifica tion and prope rties of
po lypheno l oxida se from cabbage (Brassica olerace L)
[ J] . J Agric Food Chem , 1995, 43 (5):1138 - 1142.
[ 13] 　李钦 , 郑微云 ,王重刚 , 等. 有机磷农药对坛紫菜对氧
化物酶(POD)活性影响的研究 [ J] . 厦门大学学报:
自然科学版 , 2005, 42(2):201 -210.
[ 14] 　余江 , 杨宇峰 , 聂湘平. 大型海藻龙须菜对重金属镉
胁迫的响应 [ J] . 四川大学学报:工程科学版 , 2007,
39(3):83 -90.
[ 15] 　 ETUSHOK N, GABRYELAK T, PALECZ D, et a.l
Comparative study of the xenob io tic m e tabolising sy stem
in the dige stive g land o f the bivalvem o lluscs in differen t
aqua tic eco system s and in aquaria experiments [ J] .
Aqua t Tox ico l, 2002, 61:65 -72.
Response ofGracilaria lemaneiform is to Dmi ethyl Phthalate
YU J iang
1, 2 , YANG Yu-feng1
(1. Institu te ofHydrobio logy, Jinan University, Guangzhou 510632, China;
2. School of PublicHea lth, Guangdong Pharmaceu tical Unive rsity, Guangzhou 510006, China)
Abstract:Physio log ical and biochem ical effects o f d imethy l ph thala te (DMP) on Gracilaria lemaneiform is were
explored unde r indoor experimenta l conditions. The resu lts showed that the conten t of Ch lo rophy ll a (Chla)
increased obviously w ith the pro longing o f exposed time, the tw o index reached 0.193 mg g-1 and increased
27.81%, compared w ith the contro l g roup a t the end of 20 th days. Solub le pro tein content and catalase (CAT)
activ ity increased bu t propy ldia ldehyde (MDA) conten t decreased in sho rt time under low DMP concentration (≤
0.1mg L -1), G. lemaneiform is g rew we l.l The con tent o f Ch la decreased obv iously w ith the increase o f DMP
concentration and the pro long ing o f exposed time, the index dropped to 0.118mg g- 1 and decreased 21.85% com-
pared w ith the con tro l group at the end of 20 th days. Soluble prote in con tent and CAT activ ity decreased bu tMDA
conten t increased d istinc tly, G. lemaneiform is g rew bad ly unde r high DMP concentra tion (≥0.3 mg L -1). Dur-
ing the expo sure of 20 day s, pe roxidase (POD) ac tiv ity w as inh ib ited continua lly, and there w as time-e ffect re la-
tionship betw een gluta thione perox idase (GSH-PX) activity and the expo sed tim e.
Key words:Gracilaria lemaneiform is;dime thy l phtha late;cata lase;antiox idan t
92