全 文 ：周静韵, 张磊, 安民，段舜山. 有机磷农药草甘膦异丙胺盐对赤潮异弯藻的毒物干扰效应[J]. 生态科学, 2012, 31(4): 396-400.
ZHOU Jing-yun, ZHANG Lei , AN Min , DUAN Shun-shan. Hormesis effect of organophosphorus pesticide glyphosate- isopropy
lammonium on Heterosigma akashiwo [J]. Ecological Science, 2012, 31(4): 396-400.

有机磷农药草甘膦异丙胺盐对赤潮异弯藻的毒物干
扰效应
周静韵 1, 张磊 1, 安民 2，段舜山 1*
1．暨南大学水生生物研究所，热带亚热带水生态工程教育部工程研究中心，广东省高校水体富营养化与赤潮防治重点实验室，
广州 510632
2．Environmental and Analytical Laboratories, Faculty of Science, Charles Sturt University, Wagga Wagga, NSW 2678, Australia
【摘要】 以我国典型赤潮藻赤潮异弯藻（Heterosigma akashiwo）为研究对象，设置了 6个浓度梯度（0 mg·L-1、0.001
mg·L-1、0.01 mg·L-1、0.1 mg·L-1、1 mg·L-1和 10 mg·L-1）的草甘膦异丙胺盐处理，研究了草甘膦异丙胺盐暴露对赤潮异弯藻
的生长、叶绿素 a 含量和可溶性蛋白含量等指标的影响。结果表明，草甘膦异丙胺盐对赤潮异弯藻具有明显的毒性效应，
10 mg·L-1浓度处理下，赤潮异弯藻细胞大量死亡，藻细胞密度以及叶绿素 a、可溶性蛋白的含量显著降低（p＜0.05）；当
草甘膦异丙胺盐浓度在 0.001~1 mg·L-1范围内，在培养的第 3 d 草甘膦异丙胺盐能够显著促进赤潮异弯藻的细胞密度增加，
叶绿素 a 含量也明显高于对照组（p＜0.05），表现出毒物刺激效应；在暴露实验的中后期（第 7 d、第 9 d 和第 11 d），赤潮
异弯藻的各生长指标均与对照无显著差异，可能是随着培养时间的延长，农药的降解、生物体对农药的适应、进入细胞的
农药减少等原因，藻细胞生理状态逐渐恢复到正常水平。
关键词：赤潮异弯藻；草甘膦异丙胺盐；毒物刺激效应
doi:10.3969/j.issn. 1008-8873.2012.04.009 中图分类号：Q178.1 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2012)04-396-05
Hormesis effect of organophosphorus pesticide glyphosate-isopropylammonium
on Heterosigma akashiwo
ZHOU Jing-yun 1, ZHANG Lei 1, AN Min 2, DUAN Shun-shan 1*
1. Institute of Hydrobiology，Jinan University，Engineering Research Center of Tropical and Subtropical Aquatic Ecological Engineering
Ministry of Education，Key Laboratory of Aquatic Eutrophication and Control of Harmful Algal Blooms of Guangdong Higher Education
Institutes，Guangzhou,510632,China
2. Environmental and Analytical Laboratories, Faculty of Science, Charles Sturt University, Wagga Wagga, NSW 2678, Australia.
Abstract ： The growth, chlorophyll a contents, protein contents of Heterosigma akashiwo under different concentrations of
glyphosate-isopropylammonium (0, 0.001, 0.01, 0.1, 1 and 10 mg·L-1) were investigated. The results showed that
glyphosate-isopropylammonium caused significantly toxic effect on microalgae. The cell density, chlorophyll a contents and protein
contents were decreased significantly under 10 mg·L-1 concentration(p＜0.05). Low dose of glyphosate-isopropylammonium had
significantly stimulated effect on microalgae. The growth and chlorophyll a contents of H. akashiwo were significantly increased as
compared to the control group under low concentrations (＜1 mg·L-1) at 72 h (p＜0.05). At latter period of the experiment (7th, 9th, 11th
day), the stimulated effect gradually disappeared, with no significant difference in physiological characteristics between treatments and
the control group.
Keywords：Heterosigma akashiwo; glyphosate-isopropylammonium; hormesis
收稿日期：2012-04-10 收稿，2012-07-01 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：周静韵(1985—)，女，硕士研究生，从事水生生态学、环境毒理学研究
*通讯作者: 段舜山，E-mail：tssduan@jnu.edu.cn
第 31 卷 第 4 期 生 态 科 学 31(4): 396-400
2012 年 7 月 Ecological Science Jul. 2012
1 引言 (Introduction)
草甘膦异丙胺盐是一种广谱性有机磷除草剂，
因其具有高效、低毒、低残留等特点而被大量使用
[1,2]。2010 年全球草甘膦市场的需求量已达到 70 万
t，估计 2012 年全球草甘膦市场需求量将达到 72 万 t
以上[3]。由于利用率低，导致大量的有机磷农药流
失，对环境造成污染。现有报道表明水环境中普遍存
在低浓度的有机磷农药，且呈现出污染加剧的趋
势，给水生态环境带来了影响，对非靶生物造成严
重的危害。据报道，印度坎普尔市地下水和地表水中
马拉硫磷总量达到 29.835 μg·L-1；马来西亚雪兰莪州
河中检测到毒死蜱、硫丹、二嗪农的最高浓度达 195.2
ng·L-1、1848.7 ng·L-1、510.0 ng·L-1，菲律宾贝湖水域
马拉硫磷浓度约 0.005~3.3 μg·L-1、丙溴磷浓度约
0.5~15.3 μg·L-1 [4,5,6]。
微藻是水生态系统中最主要的初级生产者，在
水生态系统的物质循环和能量流动中扮演着至关重
要的角色。但在特定条件下，一些微藻会在短时间
内发生爆发性增殖或高度聚集的现象，导致水体中
其它生物死亡 [7]。赤潮是严重的海洋生态灾害之
一，近年来近岸海域赤潮发生频率和规模均有增加
的态势[8,9]。赤潮频发加剧了近岸海洋生态系统的退
化，每年因此造成的损失过亿元[10,11]。大量研究表
明城市工业废水和生活污水大量排入海中造成海域
富营养化和污染，是赤潮发生的物质基础和首要条
件[12]。此外，有研究指出，某些种类的化学毒物在
较低浓度下也可刺激微藻生长繁殖，如低浓度蒽和
链霉素能够刺激新月菱形藻和亚心形扁藻的生长
[13]。赤潮爆发与污染是否存在一定的关系已经成为
一个新的研究热点。
有机磷农药的污染问题日益严重，引起人们的
重视，但是关于低浓度有机磷农药对微藻刺激效应
的研究较少，而且毒物兴奋现象的存在虽然已经无
人否认，但是对其普遍性及其在风险评估中的应用
价值仍存在争议。本文以我国沿海有害藻赤潮异弯
藻（Heterosigma akashiwo）为研究对象，以草甘膦
异丙胺盐为毒物，探讨低浓度草甘膦异丙胺盐对藻
类生长的刺激效应，研究结果有望为全面评估草甘
膦的生态风险、探索赤潮爆发的原因提供理论依据。
2 材料与方法（Materials and methods）
2.1 实验材料
实验所用的赤潮异弯藻由暨南大学水生生物研
究中心藻种室保藏，采用 f/2 培养基[14]为基础培养
基。草甘膦异丙胺盐农药是由美国孟山都公司生产
的 41%农达水剂，其主要成分为草甘膦异丙胺盐及
表面活性剂。

2.2 实验设计
f/2 培养基经高压蒸汽灭菌冷却，将处于指数生
长期的赤潮异湾藻细胞接种于 250 mL 的三角瓶中，
每瓶培养体积 200 mL，接种密度 OD680 为 0.028。培
养液中的草甘膦异丙胺盐浓度分别为 0 mg·L-1、
0.001 mg·L-1、0.01 mg·L-1、0.1 mg·L-1、1 mg·L-1 和
10 mg·L-1 ，在温度为 23±1℃，光照强度 80
μmol·m-2·s-1，光暗周期 12L∶12D，CC275TLH 型人
工气候培养箱内静置培养，每个浓度设置三个平
行，每天摇瓶至少三次并随机变换位置。

2.3 生长指标的测定
2.3.1 细胞生长的测定
采用 UV-2450 型紫外-可见分光光度计测定藻液
在 680 nm 波长处的吸光值（A），用 OD680 表征细胞
的生长情况。
2.3.2 叶绿素 a 含量测定
取一定体积的藻液，经低温冷冻离心机（3 500
r·min-1，10 min，20 ℃）离心后除去上清液，加入 10
mL 90%丙酮悬浮后萃取 24 h。丙酮萃取结束后经低
温冷冻离心机（3 500 r·min-1，10 min，20 ℃）离心
后取上清液，测定 630、647、664、750 nm 波长下的
吸光值，并计算出叶绿素 a 含量。90%丙酮作参比[15]。
计算公式为：
Chla=(11.85×(OD664-OD750)-1.54×(OD647-OD750)-
0.08×(OD630-OD750))×v/V
（v-样品提取液体积，mL；V-藻液体积，L）
2.3.3 胞内可溶性蛋白含量的测定
采用考马斯亮蓝 G-250 法[16]。

2.4 数据分析
实验数据采用 SigmaPlot 进行统计分析及绘图，
用 t 检验进行显著性分析。
3 结果（Results）
3. 1 草甘膦异丙胺盐处理对赤潮异弯藻生长的影响
不同浓度草甘膦异丙胺盐作用下赤潮异弯藻的
生长情况如图 1。在培养的第 3 和 5 d，0.001 mg·L-1
草甘膦异丙胺盐对藻细胞的刺激效应最为显著，光
4 期 周静韵，等.有机磷农药草甘膦异丙胺盐对赤潮异弯藻的毒物干扰效应 397
密度分别比对照高出 13%和 12%（p<0.05），0.01
mg·L-1 草甘膦异丙胺盐在第 3 和 5 d 也显著促进了赤
潮异湾藻的生长（p<0.05），光密度均比对照高 6%
以上。第 7~11 d，0.001-1 mg·L-1 处理组吸光值趋于
接近对照组水平，差异不显著（p>0.05）。10 mg·L-1
草甘膦异丙胺盐显著抑制赤潮异弯藻的生长
（p<0.05）。

*p<0.05
图 1 不同质量浓度草甘膦异丙铵盐处理下赤潮异弯藻生长
状况
Fig. 1 Growth of H. akashiwo under different
concentrations of glyphosate-isopropylammonium

3. 2草甘膦异丙胺盐处理下赤潮异弯藻叶绿素 a含量
的变化
赤潮异弯藻在不同浓度草甘膦异丙胺盐处理下
叶绿素 a 含量变化情况如图 2 所示。在第 3 d，0.001
mg·L-1、0.01 mg·L-1、0.1 mg·L-1、1 mg·L-1 浓度处理
下赤潮异弯藻叶绿素 a 含量显著高于对照组
（p<0.05），分别比对照高出了 33%、33%、45%、
37%。到第 5 d，只有 0.001 mg·L-1、0.01 mg·L-1 浓度
处理的叶绿素 a 含量显著高于对照组，分别比对照高
出了 11%和 8%（p<0.05）。第 7~11 d，0.001~1 mg·L-1
处理组叶绿素 a 含量趋于接近对照组水平，差异不
显著（p>0.05）。而 10 mg·L-1 处理显著降低了叶绿素
a 含量，由于藻细胞大量死亡逐渐检测不到叶绿素
a。

*p<0.05
图 2 不同质量浓度草甘膦异丙铵盐处理下赤潮异弯藻叶绿
素 a 含量
Fig. 2 Chlorophyll a contents of H. akashiwo under different
concentrations of glyphosate-isopropylammonium


*p<0.05
图 3 不同质量浓度草甘膦异丙铵盐处理下赤潮异弯藻藻胞
内可溶性蛋白的含量
Fig. 3 Protein contents of H. akashiwo under different
concentrations of glyphosate-isopropylammonium
398 生 态 科 学 Ecological Science 31 卷
3. 3 草甘膦异丙胺盐处理下赤潮异弯藻的可溶性蛋
白含量
不同浓度草甘膦异丙胺盐处理下赤潮异弯藻的
可溶性蛋白含量变化情况如图 3 所示。
处理24 h后，0.001 mg·L-1、0.01 mg·L-1、0.1 mg·L-1
浓度处理下赤潮异弯藻的可溶性蛋白含量略微高于
对照（p>0.05），而 1 mg·L-1 浓度处理组可溶性蛋白
含量显著高于对照（p<0.05），是对照组的 1.9 倍；第
3~4 天，0.001~1 mg·L-1 浓度处理下赤潮异弯藻可溶
性蛋白含量均略微高于对照，但差异均不显著
（p>0.05）。10 mg·L-1 浓度处理显著抑制可溶性蛋白
的合成（p<0.05）。

4 讨论（Discussion）

4. 1 草甘膦异丙胺盐处理对赤潮异弯藻的刺激效应
近十多年来，人们对于低浓度的污染物对海洋
微藻产生刺激效应的研究越来越重视，如张哲等研
究发现，2 mg·L-1、5 mg·L-1 和 8 mg·L-1浓度的草甘膦
对旋链角毛藻的生长均有不同程度的刺激作用[17]；
王悠等以低浓度多环芳烃蒽（1.5~6 ug·L-1）处理金藻
和骨条藻，两种藻都出现了不同程度的刺激生长作
用，但出现的最佳刺激浓度与作用时间有所不同
[18]。本研究也发现 0.001和 0.01 mg·L-1浓度的草甘膦
异丙胺盐能够在培养的前 5 d 显著刺激赤潮异弯藻的
生长（p<0.05），5 d 后刺激效应减弱甚至消失，这
与方汉孙等的研究结果一致，方指出 0.001、0.01
和 0.1 mg·L-1质量浓度敌敌畏对赤潮异弯藻有刺激作
用，该刺激作用主要发生在培养的前 5 d[19]。由于农
药的降解、生物体对农药的适应、进入细胞的农药减
少等原因，随着培养时间的延长，农药的毒性逐渐降
低，藻类逐渐恢复到正常水平[20]。这能很好地解释有
机磷农药等毒物对藻类刺激作用存在明显的时间效
应现象。
本研究中，10 mg·L-1 处理组在整个实验过程中显
著抑制赤潮异湾藻的生长。这种“低促高抑”现象可
用目前公认的“受体机制”理论来解释。该理论认为，
机体具有两种不同激动剂亲和力的受体亚型，不同亲
和力受体的亚型能激动不同的信号通道，引起刺激效
应或抑制效应[21]。

4. 2 草甘膦异丙胺盐处理对赤潮异弯藻可溶性蛋白
的影响
虽然低浓度草甘膦异丙胺盐处理下显著提高了
赤潮异弯藻的生长和叶绿素 a 含量，但是对其可溶性
蛋白含量却没有显著的刺激效应（p>0.05）。这是因
为某一剂量下毒物可能对生物体内某些指标有益，而
对另一些生物指标却不利。如重金属 Cd 在 1~10
μmol·kg-1 剂量下会降低大鼠睾丸癌发生率，但前列腺
癌发生会增加[22]；甲基叔丁基醚在 1~20 g·L-1 剂量范
围内能诱导人支气管上皮细胞产生细胞增殖，但却损
伤细胞 DNA[23]。本实验中，0.001 mg·L-1~1 mg·L-1 草
甘膦处理下，赤潮异湾藻胞内可溶性蛋白的含量随着
胁迫强度的增加而提高；而 10 mg·L-1草甘膦处理下，
可溶性蛋白含量显著降低。这可能是由于生物在长期
的进化过程中逐渐形成了一整套抵御不良环境的机
制，在逆境胁迫下，诱导生物体产生抗逆蛋白、功能
蛋白，从而降低自身受到的损伤，因此胞内可溶蛋白
含量上升。而高浓度（10 mg·L-1）草甘膦异丙胺盐处
理超出了细胞自身调节能力所能承受的范围，因此蛋
白合成机构被破坏，可溶性蛋白含量显著降低[24]。
本实验草甘膦在 0.001 mg·L-1到 0.01 mg·L-1范围
处理下，在第 3~5 d 时，能够显著刺激赤潮异弯藻的
生长，叶绿素 a 含量显著高于对照，表现出毒物兴奋
效应。水体中有机磷农药浓度较低，又有着一定的时
间和空间的变化范围，其对海洋微藻的刺激作用将是
一个不容忽视的研究内容。虽然有机磷农药的毒物兴
奋效应和赤潮爆发之间的联系还无法定论，但是在适
宜的环境条件和浓度条件下存在刺激单一或某些藻
种急剧增殖的风险，因此有必要进一步研究低浓度有
机磷农药对微藻的毒物刺激效应及其机理，探讨其对
水体藻类生理生态的影响，为规范有机磷农药的生产
和使用提供依据。
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