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Effect of combined exposure to dimethylphthalate and diethylphthalate on growth of Dunaliella salina

邻苯二甲酸酯联合暴露对杜氏盐藻生长的影响


联合毒性效应是指两种或两种以上的化学物质同时或短时期内先后作用于机体所产生的综合毒性作用.论文探讨了典型环境激素邻苯二甲酸二甲酯(DMP)与邻苯二甲酸二乙酯(DEP)对杜氏盐藻(Dunaliella salina )的联合毒性效应.实验以96h的单一毒性效应EC50为一个毒性单位(TU),将上述两种环境激素按照毒性单位比1:1、1:4和4:1的三种比例水平两两组合进行联合毒性试验,研究不同处理下,两种典型环境激素对杜氏盐藻生长的影响.结果表明:两种环境激素对杜氏盐藻生长均有抑制作用,且联合暴露较单一暴露对杜氏盐藻的细胞生长和光合作用抑制更强;DMP和DEP单一暴露对杜氏盐藻的96h EC50分别为317.49mg·L-1、和69.54mg·L-1.两者在1:1、1:4和4:1三个比例水平上的联合毒性效应均表现为相加或协同效应,其中比例为1:1的协同效应最强.

Combined toxic effect may result from the concurrent exposure of multiple toxicants.In this study,the combined toxic effect of dimethylphthalate(DMP) and diethylphthalate(DEP) on growth of Dunaliella salina was evaluated by taking the 96h EC50as one toxic unit(TU).The single toxic effect as well as combined toxic effect on the biomass,soluble protein content and photosynthetic pigment content of D.Salina was detected based on the different toxicity unit proportion of 1:1,1:4,and 4:1.The results showed that both DMP and DEP inhabited the growth of D.Salina.Moreover,the toxic effect of simultaneous exposure was more significant than single exposure of the two chemicals.The values of 96h EC50 of DMP and DEP on D.Salina were 317.49mg·L-1and 69.54mg·L-1,respectively.Synergetic effect was observed for the toxicity of DMP and DEP in three toxicity unit proportions,which was more obvious in the proportion of 1:1.


全 文 : 赫冬梅,钱晓佳,段舜山. 邻苯二甲酸酯联合暴露对杜氏盐藻生长的影响[J]. 生态科学,2012,31(2):202-205.
HE Dongmei, QIAN Xiaojia, DUAN Shunshan. Effect of combined exposure to dimethylphthalate and diethylphthalate on growth
of Dunaliella salina [J]. Ecological Science, 2012,31(2):202-205.

邻苯二甲酸酯联合暴露对杜氏盐藻生长的影响

赫冬梅,钱晓佳,段舜山*

暨南大学生态学系,热带亚热带水生态工程教育部工程研究中心,广东 广州 510632

【摘要】联合毒性效应是指两种或两种以上的化学物质同时或短时期内先后作用于机体所产生的综合毒性作用。论文探
讨了典型环境激素邻苯二甲酸二甲酯(DMP)与邻苯二甲酸二乙酯(DEP)对杜氏盐藻(Dunaliella salina)的联合毒性
效应。实验以 96 h 的单一毒性效应 EC50为一个毒性单位(TU),将上述两种环境激素按照毒性单位比 1:1、1:4 和 4:1
的三种比例水平两两组合进行联合毒性试验,研究不同处理下,两种典型环境激素对杜氏盐藻生长的影响。结果表明:两
种环境激素对杜氏盐藻生长均有抑制作用,且联合暴露较单一暴露对杜氏盐藻的细胞生长和光合作用抑制更强;DMP 和
DEP 单一暴露对杜氏盐藻的 96 h EC50分别为 317.49 mg·L-1、和 69.54 mg·L-1。两者在 1:1、1:4 和 4:1 三个比例水平上的联
合毒性效应均表现为相加或协同效应,其中比例为 1:1 的协同效应最强。

关键词:邻苯二甲酸二甲酯; 邻苯二甲酸二乙酯; 杜氏盐藻; 联合毒性效应
doi:10.3969/j.issn. 1008-8873.2012.02.018 中图分类号:Q17 文献标识码:A 文章编号:1008-8873(2012)02-202-04

Effect of combined exposure to dimethylphthalate and diethylphthalate on
growth of Dunaliella salina

HE Dongmei, QIAN Xiaojia, DUAN Shunshan*

Department of Ecology, Jinan University , Engineering Research Center of Tropical and Subtropical Aquatic Ecological
Engineering, Ministry of Education, Guangzhou, 510632, China

Abstract: Combined toxic effect may result from the concurrent exposure of multiple toxicants. In this study, the combined toxic
effect of dimethylphthalate (DMP) and diethylphthalate (DEP) on growth of Dunaliella Salina was evaluated by taking the 96h
EC50 as one toxic unit (TU). The single toxic effect as well as combined toxic effect on the biomass, soluble protein content and
photosynthetic pigment content of D. salina was detected based on the different toxicity unit proportion of 1:1,1:4, and 4:1. The
results showed that both DMP and DEP inhabited the growth of D. Salina. Moreover, the toxic effect of simultaneous exposure
was more significant than single exposure of the two chemicals. The values of 96h EC50 of DMP and DEP on D. salina were
317.49 mg•L-1 and 69.54 mg•L-1, respectively. Synergetic effect was observed for the toxicity of DMP and DEP in three toxicity
unit proportions, which was more obvious in the proportion of 1:1.

Key words: dimethylphthalate; diethylphthalate; Dunaliella salina; combined toxic effect
收稿日期:2012-01-05收稿,2012-03-20接受
基金项目: NSFC-广东联合基金重点项目(U1133003) ;国家自然科学基金项目(41176104)
作者简介:赫冬梅(1972—),女,博士后,副教授,主要从事藻类生理与分子生物学研究. E-mail:maybb2012@gmail.com
*通讯作者:段舜山,教授,博士生导师,电话:020-85223192.E-mail:tssduan@jnu.edu.cn
第 31 卷 第 2 期 生 态 科 学 31(2): 202-205
2012 年 3 月 Ecological Science Mar. 2012
1 引言(Introduction)

随着工业的发展,环境激素污染物种类急剧增
加,国内外关于环境激素对生物的毒性效应进行了
大量的研究工作[1,2,3]。
各种环境激素进入水体的浓度不同,可以产
生不同的联合毒性效应,对于整个海洋生态系统的
结构稳定会产生不同的影响[4,5,6]。因此,有必要
研究不同毒性配比下多种环境激素对海洋生态系
统的影响。本文以杜氏盐藻为研究对象,研究了典
型环境激素邻苯二甲酸二甲酯(DMP)和邻苯二甲
酸二乙酯(DEP)不同毒性配比对于杜氏盐藻的联
合毒性效应及其机理。

2 材料与方法(Materials and Methods)

2.1 藻种及培养条件
供试藻种杜氏盐藻(Dunaliella salina),由暨
南大学水生生物研究中心藻种室提供。用改良 f/2
培养基,人工海水盐度为 30.5。LRH-400-G 型光照
培养箱内培养,光照强度为 90 μmol photons
m–2•s–1,光暗比为 12L:12 D,培养温度 25±1℃,静
置培养,每天摇瓶 3 次。

2.2 生理生化指标的测定
叶绿素含量采用分光光度法;可溶性蛋白测定
采用考马斯亮蓝法;超氧化物歧化酶(SOD)活性
采用氮蓝四唑法[7,8,9]。

2.3 毒性效应的评定
以丙酮作为助溶剂,设置不同环境激素的不同
浓度梯度。利用 SPSS 统计得出 96 h 下的 EC50, 并
定义为一个毒性单位,作为不同环境激素对杜氏盐
藻单一毒性效应的测定指标; 联合毒性效应评价
采用毒性单位法,实验设计如表 1。

表1 DMP 和 DEP 对杜氏盐藻联合暴露试验设计
Tab.1 Experimental design of joint toxic effects on D.salina
毒性比
DMP/DEP
1:0 0:1 1:4 1:1 4:1
代码 Code M E ME1 ME2 ME3

2.4 数据分析
实验数据采用Excel2003和 SPSS13.0进行统计
分析。

3 结果与分析(Results and analysis)

3.1 DMP 和 DEP 对杜氏盐藻的单一毒性效应
由图1可以看出,随着 DMP 浓度的升高,藻细
胞密度逐渐降低,可见 DMP 的毒性随浓度的增加
而升高。

图1 邻苯二甲酸二甲酯对杜氏盐藻细胞密度的影响
Fig.1 Cell density of D. salina under different
concentrations of DMP

由图2可以看出在96 h,随 DEP 浓度的升高,藻
细胞受到的伤害加强。根据杜氏盐藻的细胞生长情
况,通过 SPSS13.0拟合96 h 回归方程,如表2所示:


图2 邻苯二甲酸二乙酯对杜氏盐藻细胞密度的影响
Fig.2 Cell density of D. salina under different
concentrations of DEP

表2 邻苯二甲酸二甲酯和邻苯二甲酸二乙酯对杜氏盐藻
96h EC50
Tab.2 96h EC50 of D. salina under DMP and DEP

3.2 联合毒性效应评价
由表3可知,当 DMP 和 DEP 以1:1(ME2)
和4:1(ME3)两种毒性比混合时,联合毒性作用
环境激
素 回归方程
96hEC50
(mg·L-1) 95%可信限 p 值
DMP y=2.80008-7.00504x 317.49 247.00-644.42 0.999
DEP y=1.81738-3.34804x 69.54 39.18-136.04 0.963
2 期 赫冬梅,等. 邻苯二甲酸酯联合暴露对杜氏盐藻生长的影响 203
表现为协同作用,ME2较 ME3协同作用更强,1:4
(ME1)毒性配比下表现为相加作用。

表3 DMP 和 DEP 不同毒性比对杜氏盐藻的联合毒性效应
Tab.3 Joint toxic effects of D. salina under different TU
proportion of DMP and DEP

3.3 邻苯二甲酸二甲酯与邻苯二甲酸二乙酯联合暴
露对杜氏盐藻生长的影响
不同毒性单位比 DMP 与 DEP 联合暴露下杜氏
盐藻的细胞密度变化如图3所示。联合毒性处理组
ME2的生长速率低于单一毒性对照组M、E和ME1、
ME3两个联合毒性处理组。与空白对照组相比,
ME2的96h 抑制率56.27%, ME1和 ME3生长抑制
率与单一毒性处理组 M 和 E 生长抑制率没有明显
差别,均在50%左右。


图3 不同毒性单位比 DMP 和 DEP(ME)联合暴露下杜氏
盐藻的细胞密度的变化
Fig.3 Cell density of D. salina under joint toxic effects of
different TU proportion(ME)

3.4 邻苯二甲酸二甲酯与邻苯二甲酸二乙酯联合暴
露下杜氏盐藻光合色素含量的变化
图4、5、6分别显示了 DMP 和 DEP 联合暴露
对杜氏盐藻的叶绿素 a、b 和类胡萝卜素含量的影
响。从48h 开始,单一毒性对照组 E 的 Chla 和 Chlb
含量小于对照组 M。 96 h 时仅为 M 组的81%和
72%。在整个实验过程中,联合毒性效应处理组
ME2的 Chla 和 Chlb 含量始终低于其他两个组合。
96h 时,ME2的 Chla 和 Chlb 含量分别是空白对照
组的42%和35%,ME1和 ME3的 Chla 和 Chlb 含量
则分别为空白对照组的51%、50%和42%、43%。

图4不同毒性单位比 DMP 和 DEP(ME)联合暴露下杜氏
盐藻的叶绿素 a 含量的变化
Fig.4 Chla concents of D. salina under joint toxic effects of
different TU proportion(ME)

图5 不同毒性单位比 DMP 和 DEP(ME)联合暴露下杜氏
盐藻的叶绿素 b 含量的变化
Fig.5 Chlb concents of D. salina under joint toxic effects of
different TU proportion(ME)

图6不同毒性单位比 DMP 和 DEP(ME)联合暴露下杜氏
盐藻的类胡萝卜素含量的变化
Fig.6 CAR concents of D. salina under joint toxic effects of
different TU proportion(ME)

类胡萝卜素含量的各实验组之间没有明显差异(p
>0.05),均是空白对照组类胡萝卜素含量的50%左
右。
图7为不同毒性比 DMP 和 DEP 联合暴露下对
环境激素 回归方程 96hEC50 (TU)
95%
可信限 p 值
联合毒
性效应
ME1 y=1.33809- 0.1093x 1.02 0.63-3.54 0.951 相加
ME2 y=3.69143+ 0.30337x 0.83 0.72-1.07 0.975 协同
DMP
+
DEP
ME3 y=3.78963+ 0.8366x 0.95 0.82-1.43 0.955 协同
204 生 态 科 学 Ecological Science 31 卷

图7 不同毒性单位比 DMP 和 DEP(ME)联合暴露下杜氏
盐藻的可溶性蛋白含量的变化
Fig.7 Protein concents of D. salina under joint toxic effects
of different TU proportion(ME)

杜氏盐藻可溶性蛋白含量的影响。三个联合毒性处
理组中 ME2的可溶性蛋白含量始终低于其他组蛋白
含量。从48h 开始,ME3处理组的可溶性蛋白含量高
于其他两个联合毒性处理组,96 h 时为918 μg·L-1,
ME1和 ME2分别是其96%和77%。单一毒性对照组 M
的可溶性蛋白含量始终高于 E 组,96 h 时,M 组和 E
组的可溶性蛋白均高于 ME2组,但是低于其他两个
处理组。空白对照组和实验组的可溶性蛋白含量在
72 h 时达到最高,96 h 时有所降低。

3.5 邻苯二甲酸二甲酯与邻苯二甲酸二乙酯联合暴
露下杜氏盐藻超氧化物歧化酶(SOD)活性的变化
图8为不同毒性单位比 DMP 和 DEP 联合暴露
对杜氏盐藻的 SOD 活性的影响。24 h 时,单一毒
性处理组 M 显著高于其他处理组,其他各组之间没
有显著差异;48 h 时,各组杜氏盐藻的 SOD 活性
都有所下降,此时ME2处理组分别高出ME1和ME3
4.85U/(cell×106个)和2.61 U/(cell×106个),并且
ME2的 SOD 活性分别是 M 和 E 两个单一毒性处理
组的2.4倍和1.2倍。其他两个联合毒性处理组的
SOD 活性在 M 组和 E 组之间。72 h 时,各组 SOD
活性均达到最高值,此时 ME1显著低于 ME2和
ME3。至96 h,各组之间 SOD 活性变化趋势仍与48
h-72 h相近,联合毒性各处理组在M组和E组之间,
其中 E1
4 讨论(Discussion)

有机污染物的联合毒性效应比较复杂[10,11,12] 。
不仅抑制细胞的生长,还影响细胞内物质的合成与
代谢。研究表明[13] 叶绿素 a 对外源污染物最敏感。
这与我们的研究结果是一致的。可溶性蛋白与细胞
生物量的变化有所不同。在本研究中,杜氏盐藻的
可溶性蛋白量在48 h 时存在一个低谷,之后72h 出


图8 不同毒性单位比 DMP 和 DEP(ME)联合暴露下杜氏
盐藻 SOD 活性的变化
Fig.8 SOD activity of D. salina under joint toxic effects of
different TU proportion(ME)

现一个高峰;各处理组在24 h 后 SOD 的活性都显
著高于对照组。表明杜氏盐藻对不同程度的污染胁
迫均有一定的生理生态反应。

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