全 文 ：阿特拉津对铜绿微囊藻和四尾栅藻生长的影响
徐小花 ,肖　铭 ,潘慧云 ,高士祥①　(污染控制与资源化研究国家重点实验室 /南京大学 环境学院 ,江苏 南京　210093)
摘要:在实验室内利用 MA培养液培养 ,通过测定藻生长量和叶绿素 a含量 ,研究不同浓度下的阿特拉津对铜绿
微囊藻(Microcystisaeruginosa)和四尾栅藻(Scenedesmusquadricauda)生长的影响 ,并以藻细胞数表示的最大比生长
率为指标 , 评价 2种藻对阿特拉津的敏感性。结果表明 ,在 0.001 ～ 5.000mg· L-1质量浓度范围内 ,阿特拉津对铜
绿微囊藻和四尾栅藻的生长表现出低浓度刺激 、高浓度抑制的效应 ,且阿特拉津对四尾栅藻的刺激效应明显大于
铜绿微囊藻 。
关键词:阿特拉津;铜绿微囊藻;四尾栅藻;比生长率
中图分类号:X52;X592　　文献标识码:A　　文章编号:1673-4831(2008)01-0072-05
EffectsofAtrazineonGrowthofMicrocystisAeruginosaandScenedesmusQuadricauda.XUXiao-hua, XIAOMing,
PANHui-yun, GAOShi-xiang(StateKeyLaboratoryofPollutionControlandResourceReuse/SchoolofEnvironment, Nan-
jingUniversity, Nanjing210093, China)
Abstract:EfectsofconcentrationofatrazineongrowthofScenedesmusquadricaudaandMicrocystisaeruginosaculturedin
MAmediumwerestudiedbydetermininggrowthrateandcontentofchlorophylainlaboratory.Withthemaximumspecific
growthrate, expressedbycountofalgalcelsasevaluationindex, thetwoalgaewerecomparedinsensitivitytoatrazine.
Whenlowinconcentration, atrazinestimulatedgrowthofScenedesmusquadricaudaandMicrocystisaeruginosa;butwhen
high, itdemonstratedareverseefect.AnditsstimulatingeffectwasgreateronScenedesmusquadricaudathanonMicrocys-
tisaeruginosa, whereasitsinhibitingeffectshowedtheotherway.
Keywords:atrazine;Microcystisaeruginosa;Scenedesmusquadricauda;specificgrowthrate
　　阿特拉津(atrazine)又名莠去津 ,是均三嗪类除
草剂 ,其分子式为 C8H14ClN5。我国从 20世纪 80年
代初开始使用 ,近年来使用量不断增加 , 1996年使
用量为 1 800t, 1998年为 2 130t, 2000年为 2 835 t,
用量以每年 20%的速度递增 [ 1] 。由于阿特拉津具
有较大的极性 、水溶性及稳定性 ,在降雨或农田灌溉
时 ,能在土壤表面和地下水中进行迁移从而污染水
体 [ 2] 。塔娜等 [ 3]在太湖梅梁湾水体中检测出阿特
拉津的最高质量浓度达到 0.6 μg· L-1 ,可见阿特
拉津对水生生态系统的影响值得关注 。
浮游植物迅速生长繁殖从而形成水华是与湖泊
富营养化过程相伴随的普遍现象。在水华暴发的成
因上 ,除对氮磷营养物质的研究外 ,目前人们主要关
注多种因子的耦联作用 ,但至今没有确定诱导水华
暴发的主导因子 [ 4] 。近几年 ,有机污染物 ,特别是
农药对藻类的作用引起了广泛的重视 ,国内外许多
研究者开展了有关农药对藻的毒性效应 、生长效应
以及农药对藻类生长机理等多方面的研究 [ 5-13] 。
在前人研究的基础上 ,笔者选取太湖发生水华的优
势蓝藻———铜绿微囊藻(Microcystisaeruginosa)和太
湖常见绿藻———四尾栅藻 (Scenedesmusquadricau-
da),研究低浓度除草剂阿特拉津对这 2种藻的生
长量和叶绿素 a含量的影响 ,比较这 2种藻对不同
浓度阿特拉津的敏感性 ,探索除草剂类农药在太湖
水华暴发中的作用 。
1　材料与方法
1.1　供试除草剂
　　质量分数为 95%阿特拉津 ,由南京利民化工有
限责任公司提供。
1.2　供试藻类
铜绿微囊藻(Microcystisaeruginosa)和四尾栅藻
(Scenedesmusquadricauda),均取自南京大学环境学
院环境生物实验室 。
基金项目:国家重点基础研究发展计划(2002CB12307)
收稿日期:2007-06-26
①通讯联系人
　生态与农村环境学报　2008, 24 (1):72-76JournalofEcologyandRuralEnvironment
1.3　试验仪器
LRH-250-GB智能光照培养箱 , RJ-TGL-16G型
高速台式离心机 , 752PC型紫外可见分光光度计 ,
D100型超声破碎机 , XSP-18A型双目光学显微镜 ,
YXQ-SG41-280手提式压力蒸汽灭菌锅 。
1.4　试验方法
1.4.1　藻的预培养
在无菌条件下 ,将铜绿微囊藻和四尾栅藻转移
至 MA培养液中 ,培养至对数生长期 ,如此反复转接
3次后取对数生长期的藻作为测试材料 。培养条
件:温度 25℃, [光 ]照度 2 500 ～ 5 000 lx, t[光 ] ∶
t[暗 ] =12 h∶12 h。
1.4.2　藻生长量的测定方法
将铜绿微囊藻 、四尾栅藻在 400 ～ 800 nm范围
内进行全光谱扫描 ,发现在 685 nm处有最大吸收 。
将培养的不同浓度藻液在 685nm测光密度 ,同时采
用XB-K-25型血球计数板进行细胞计数 ,建立不同
藻细胞密度与光密度(D685)之间的线性关系 ,进而
求得单位体积藻细胞数 ,以此表示藻生物量。
1.4.3　阿特拉津对藻生长的影响试验
在无菌条件下 ,将处于对数生长期的藻 (20
mL)接入装有 30 mLMA培养液的 150 mL锥形瓶
中 ,设置 5个处理组和 1个空白对照。处理组加一
定量阿特拉津使其呈 5个质量浓度梯度 (0.001、
0.010、0.100、1.000、5.000 mg· L-1),对照组不加
阿特拉津 ,每个处理设 3个平行。本试验中铜绿微
囊藻 、四尾栅藻的初始藻细胞密度分别为 0.37 ×
10
5和 0.82 ×106 mL-1。静置培养 , 每天定时摇 3
次 。连续 5 d测定 685 nm处光密度和叶绿素 a含
量 。试验用培养基及所有器皿均经过 121℃高压灭
菌 25 min,试验前在超净工作台内经 30 min紫外线
灭菌。
1.5　叶绿素 a含量的测定
采用乙醇提取 ,分光光度法测定 [ 14] 。
1.6　比生长率计算[ 15]
根据藻细胞数和藻液光密度的线性关系 ,求出
藻细胞数 ,然后按式(1)计算比生长率 。
μ=ln(Xi/X0)Ti-T0 (1)
式(1)中 , μ表示比生长率 , d-1;X0表示初始藻细胞
数 , mL-1;Xi表示第 i天的藻细胞数 , mL-1;T0表示
某时段初始时间 , d;Ti表示某时段结束时间 , d。
1.7　数据分析
采用 SPSS12.0统计分析软件进行显著性 t检
验 , P<0.05表明差异显著 。
2　结果与分析
2.1　藻细胞密度与藻液光密度的关系
以铜绿微囊藻或四尾栅藻的藻细胞密度(x)与
其对应的光密度(y)进行线性回归 ,得到的回归方
程列于表 1。从表 1可以看出 , 2种藻的藻细胞密度
与光密度值之间的线性相关性显著(P<0.001),可
用藻液在 685nm处光密度表示藻的现存量。
表 1　2种藻细胞密度(x)与其藻液光密度(y)的线性回归
方程
Table1　Linearregressionequationofalgaecelldensity
(x)andopticaldensityofalgaesolution(y)
藻类名称 回归方程 相关系数 概率水平
铜绿微囊藻 y=8.123 7x-0.214 9 0.995 7 P<0.001
四尾栅藻 y=12.645 0x+0.074 6 0.991 5 P<0.001
2.2　不同浓度阿特拉津对 2种藻生长的影响
不同浓度阿特拉津对铜绿微囊藻和四尾栅藻生
长的影响见图 1、图 2。
图 1　阿特拉津对铜绿微囊藻生长的影响
Fig.1　Effectofatrazineongrowthof
Microcystisaeruginosa
　　图 1表明 ,不同浓度阿特拉津对铜绿微囊藻的
生长有不同效应。质量浓度 0.001 mg· L-1阿特拉
津在 5 d试验周期内对藻生长有一定促进作用 ,从
第 4天开始对藻生长有显著刺激效应(P<0.05),
而 0.100、1.000、5.000mg· L-1阿特拉津则对藻生
长有明显抑制作用(P<0.05),且存在明显的剂
·73·　第 1期　　　　　　　　　　 徐小花等:阿特拉津对铜绿微囊藻和四尾栅藻生长的影响
量-效应关系 ,即随浓度增加抑制作用加强。 0.010
mg·L-1阿特拉津和不加阿特拉津的空白样藻类生
长曲线几乎重合 ,说明该浓度阿特拉津对藻生长没
有明显作用(P>0.05)。
图 2　阿特拉津对四尾栅藻生长的影响
Fig.2　Effectofatrazineongrowthof
Scenedesmusquadricauda
　　从图 2可以看出 ,对于四尾栅藻来说 , 0.001、
0.010、0.100 mg·L-1阿特拉津从第 2天开始对藻
生长有显著刺激效应(P<0.05),并且随浓度增加
促进作用增强。而 5.000 mg· L-1阿特拉津对藻生
长有显著抑制效应(P<0.05)。
以上结果说明 ,阿特拉津对 2种藻的影响和作
用时间与浓度有关 ,并且 2种藻对于相同作用时间
和作用浓度阿特拉津的反应也不一样 ,且存在明显
的剂量-效应关系 。
2.3　不同浓度阿特拉津对 2种藻叶绿素 a含量的
影响
叶绿素 a是反映藻生物量的另一个指标。图
3、图 4分别表示不同浓度阿特拉津对铜绿微囊藻和
四尾栅藻叶绿素 a含量的影响。
从图 3可知 , 0.001、0.010 mg· L-1阿特拉津对
铜绿微蘘藻叶绿素 a含量的增加在 3 d后有明显促
进作用(P<0.05)。而 0.100、 1.000、 5.000 mg·
L-1阿特拉津在 2 d后明显降低叶绿素 a含量 ,第 3
天时表现出明显的剂量-效应关系(P<0.05),即随
着浓度的增加 ,抑制作用加强 。这与藻细胞生长情
况相似 ,表明这种变化是由藻细胞的变化引起的。
图 4表明 ,不同浓度阿特拉津对四尾栅藻叶绿
素 a的影响也不同 。与对照组相比 , 0.001、0.010、
0.100、1.000 mg· L-1阿特拉津对四尾栅藻叶绿素
a含量的增加起明显促进作用(P<0.05), 5.000
mg· L-1阿特拉津对四尾栅藻叶绿素 a含量起显著
抑制作用(P<0.05)。与图 2相比 ,除 1.000 mg·
L-1组外 ,其他浓度组叶绿素 a的变化与四尾栅藻藻
细胞密度的变化是一致的 。 1.000 mg· L-1阿特拉
津作用于四尾栅藻的时候 ,虽然藻生物量没有明显
增加 ,但叶绿素 a含量明显高于对照 ,这可能是由于
单个细胞的叶绿素 a含量增加了。
图 3　阿特拉津对铜绿微囊藻叶绿素 a含量的影响
Fig.3　Effectofatrazineonchlorophyllacontent
ofMicrocystisaeruginosa
图 4　阿特拉津对四尾栅藻叶绿素 a含量的影响
Fig.4　Effectofatrazineonchlorophyllacontent
ofScenedesmusquadricauda
2.4　2种藻对阿特拉津的敏感性比较
为定量比较各浓度组之间藻生长的差异 ,采用
最大比生长率为指标 ,比较 2种藻对各浓度阿特拉
津的敏感性。在试验周期内不同浓度阿特拉津对 2
种藻比生长率和最大比生长率的影响见表 2、表 3
和表 4。
·74· 　　　　　　　　　　　　　　生　态　与　农　村　环　境　学　报　　　　　　　　　　　　　　第 24卷
表 2　不同浓度阿特拉津对铜绿微囊藻比生长率的影响
Table2　Effectofconcentrationofatrazineonspecific
growthrateofMicrocystisaeruginosa
阿特拉津 /
(mg· L-1)
比生长率 μ/d-1
第 1天 第 2天 第 3天 第 4天 第 5天
0.000(对照) 0.493 0.465 0.482 0.499 0.533
0.001 0.479 0.515 0.506 0.547 0.541
0.010 0.532 0.495 0.501 0.499 0.522
0.100 0.379 0.411 0.403 0.417 0.427
1.000 0.104 0.117 0.054 0.200 0.345
5.000 0 0.062 -0.007 0.026 0.221
表 3　不同浓度阿特拉津对四尾栅藻比生长率的影响
Table3　Effectofconcentrationofatrazineonspecific
growthrateofScenedesmusquadricauda
阿特拉津 /
(mg· L-1)
比生长率 μ/d-1
第 1天 第 2天 第 3天 第 4天 第 5天
0.000(对照) 0.326 0.422 0.485 0.546 0.555
0.001 0.359 0.507 0.590 0.680 0.585
0.010 0.421 0.580 0.725 0.699 0.593
0.100 0.411 0.729 0.895 0.748 0.611
1.000 -0.031 0.206 0.608 0.587 0.500
5.000 -0.243 0.152 0.190 0.225 0.274
表 4　不同浓度阿特拉津对藻类最大比生长率的影响
Table4　Effectofconcentrationofatrazineonmaximum
specificgrowthrateofthealgae
阿特拉津 /
(mg· L-1)
最大比生长率 μ/d-1
铜绿微囊藻 四尾栅藻
0.000(对照) 0.533 0.555
0.001 0.547 0.680
0.010 0.532 0.725
0.100 0.427 0.895
1.000 0.345 0.608
5.000 0.221 0.274
表 2、表 3的数据表明 ,与前面分析的藻生长量
的变化趋势相似 , 0.001、0.010mg· L-1阿特拉津处
理组铜绿微囊藻的比生长率明显高于对照组 ,而
0.100、1.000、5.000 mg· L-1处理组的比生长率明
显低于对照组;在阿特拉津质量浓度为 0.001、
0.010、0.100mg·L-1时 ,四尾栅藻的比生长率高于
对照组 ,而在 5.000 mg· L-1时明显低于对照 。
表 4显示的最大比生长率表明 , 在 0.001 ～
5.000mg·L-1范围内 ,随着阿特拉津质量浓度的增
高 ,铜绿微囊藻的最大比生长率反而减小 ,而四尾栅
藻的最大比生长率随着阿特拉津质量浓度的增高先
增高 ,在 1.000 mg· L-1时开始降低 。比较铜绿微
囊藻和四尾栅藻的最大比生长率发现 ,对照组的值
相差不大 ,但处理组四尾栅藻的最大比生长率明显
高于铜绿微囊藻 。这说明在 0.001 ～ 1.000 mg·
L-1范围内 ,阿特拉津对四尾栅藻的刺激效应大于铜
绿微囊藻 。
3　结论与讨论
藻细胞密度和叶绿素 a含量变化的研究显示 ,
在较低浓度范围内 ,阿特拉津能促进铜绿微囊藻和
四尾栅藻的生长;而在较高浓度时则有显著的抑制
效应 。从藻细胞数的最大比生长率的指标来看 ,阿
特拉津对四尾栅藻的刺激效应大于铜绿微囊藻。由
于在自然水体中除草剂等农药的浓度通常都是很低
的 ,低浓度农药对藻生长的促进作用在某些情况下
有可能会成为导致水体水华暴发的辅助因素 ,应当
引起关注 。
农药对藻的毒害和藻对农药的抗性 2种作用在
藻与农药的相互作用过程同时存在 ,只是在不同浓
度范围内 ,占主导地位的作用不同 。在低浓度情况
下 ,阿特拉津促进 2种藻生长的原因可能是阿特拉
津能被藻类降解 ,从而提供了藻类生长的碳源和氮
源。较高浓度阿特拉津抑制 2种藻生长的原因可能
是干扰了藻类的光系统 Ⅱ(PSⅡ),从而抑制了藻类
的生长。有研究指出 ,高浓度的阿特拉津对藻类的
毒害作用的靶位在 PSⅡ [ 16] 。
阿特拉津对 2种藻叶绿素 a的影响和对这 2种
藻细胞生长的影响是相互关联的 ,低浓度阿特拉津
刺激 2种藻的增长 ,使叶绿素 a含量增加 ,而高浓度
阿特拉津表现出明显的抑制生长作用 ,叶绿素 a含
量也随之降低 。另外 ,在适合的浓度下 ,阿特拉津不
仅对藻生长无抑制作用 ,还可使单个藻细胞叶绿素
a含量增加。这可能与阿特拉津分子中含氮素较高
有关 ,氮素是叶绿素的主要成分 ,在不影响藻生长的
情况下 ,藻利用阿特拉津分子中氮素合成自身叶绿
素 a,使单个藻细胞的叶绿素 a增加 。一般说来 ,农
药主要影响藻类光合作用 、呼吸作用 、生物膜和生化
组分 ,阿特拉津与这 2种藻之间的相互作用机制还
需要更深一步研究 。
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作者简介:徐小花(1982—), 女 , 湖北荆门人 , 硕士生 , 主要
从事湖泊富营养化藻华暴发机理研究。
(上接第 71页)
猪粪堆肥 +化肥配施处理产量最高 ,达 8 595 kg·
hm-2 ,显著高于其它处理 。但对于不同作物以及同
一作物不同施肥水平下猪粪堆肥与化肥配施的合适
比例有待于进一步探讨。
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作者简介:孟琳(1982— ), 女 , 河南商丘人 , 硕士生 , 主要从
事水稻氮素营养与施肥研究。
·76· 　　　　　　　　　　　　　　生　态　与　农　村　环　境　学　报　　　　　　　　　　　　　　第 24卷