全 文 ：第 32 卷 第 3 期 生 态 科 学 32(3): 298-302
2013 年 5 月 Ecological Science May. 2013
收稿日期：2012-10-15 收稿，2013-01-25 接受
基金项目：NSFC-广东联合基金重点项目（U1133003）和国家自然科学基金项目（41176104）
作者简介：李根(1988—)，男，硕士研究生，从事浮游动物方面研究
*通讯作者：段舜山，教授，博士生导师，主要从事藻类生理生态学研究。E-mail：tssduan@jnu.edu.cn
 
李根，管超，安民，段舜山. 壬基酚对三角褐指藻的毒性效应及其机理[J]. 生态科学, 2013, 32(3): 298-302.
LI Gen, GUAN Chao, AN Min, DUAN Shun-shan. Toxic effect of nonylphenol on Phaeodactylum triconutum and its mechanism[J].
Ecological Science, 2013, 32(3): 298-302.

壬基酚对三角褐指藻的毒性效应及其机理

李根 1，管超 1，2，安民 3，段舜山 1*

1.暨南大学生态学系，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.梅州市环境监测中心，广东省梅州市 514000
3.Environmental and Analytical Laboratories, Faculty of Science , Charles Sturt University, Wagga Wagga, NSW 2678, Australia

【摘要】为了探讨壬基酚（Nonylphenol，NP）对海洋微藻的生态毒性效应，实验选择三角褐指藻(Phaeodactylum triconutum Bohlin)
作为受试对象，设置 7 个 NP 质量浓度梯度（0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 和 2.0 mg·L-1），测定了不同浓度处理下三角褐指藻的
生长情况、光合色素含量、可溶性蛋白含量、丙二醛（MDA）含量及最大光能转化效率（Fv/Fm）以及 24 h，48 h，72 h，96 h
EC50 等指标。结果表明，NP 对三角褐指藻的 96 h EC50 为 0.84 mg·L-1；当 NP 暴露浓度在 0.4 mg·L-1 以上时对三角褐指藻生长
表现抑制效应，而且随着 NP 质量浓度的增加，生长抑制效应加强，当暴露浓度≥1.0mg·L-1 时即可造成藻细胞大量死亡，当 NP
暴露浓度≥2.0mg·L-1 时，藻细胞基本不能生长。三角褐指藻的细胞密度、可溶性蛋白含量、光合色素含量以及 Fv/Fm 等指标随
NP 暴露浓度质量浓度的增加而下降的幅度更加显著，暴露处理 24 h，MDA 含量随 NP 质量浓度的增加而上升，表明较高质量
浓度的 NP 胁迫，使藻细胞膜脂过氧化程度增强，可能会导致细胞膜结构的破坏和功能的丧失。NP 对三角褐指藻的生长具有明
显的毒性效应，并可以造成抗氧化酶系统和光合系统的损伤。

关键词：壬基酚；三角褐指藻；毒性效应；机理

Doi：10.3969/j.issn.1008-8873.2013.03.006 中图分类号：X173 文献标识码：A 文章编号：1008-8873（2013）03-298-05

Toxic effect of nonylphenol on Phaeodactylum triconutum and its mechanism

LI Gen1, GUAN Chao1,2, AN Min3, DUAN Shun-shan1*

1. Department of Ecology, Jinan University ; Key Laboratory of Aquatic Eutrophication and Control of Harmful Algal Blooms of
Guangdong Higher Education Institutes, Guangzhou 510632,China
2. The Meizhou Environmental Monitoring Center, Meizhou Guangsdong 514000,China
3．Environmental and Analytical Laboratories, Faculty of Science, Charles Sturt University, Wagga Wagga, NSW 2678, Australia

Abstract: In order to explore the toxic effects of nonylphenol (NP) on marine microalgae, effects of NP on the growth of Phaeodactylum
triconutum were studied. The exposure concentrations of NP were 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0 and 2.0 mg·L-1. Growth, photosynthetic
pigment contents, soluble protein contents, MDA contents and Fv/Fm, as well as 24h, 48h, 72h and 96h EC50 were measured during the
experimental period. The results showed that, the 96 h EC50 of NP for P. triconutum was 0.84 mg·L-1. When the exposure concentration
of NP was above 0.4 mg·L-1, the growth of P. triconutum was inhibited. And when it was more than 1.0 mg·L-1, there was mass mortality
of the algal cells. No growth of P. triconutum was observed as it came to 2.0 mg·L-1. The decreases of growth, photosynthetic pigment
contents, soluble protein contents, MDA contents, Fv/Fm were more notable with the increasing exposure concentration of NP. After 24 h
exposure treatment, MDA contents increased with the increase of concentration of NP, indicating that high NP concentration enhanced
algal cell membrane lipid peroxidation, and thus led to the structural damage and functional loss of cell membrane structure. NP had
obvious toxic effects on the growth of P. tricornutum, and antioxidant enzyme systems and photosynthetic system were damaged.

Key words: nonylphenol; Phaeodactylum triconutum; toxic effect; mechanism
3 期 李根，等. 壬基酚对三角褐指藻的毒性效应及其机理 

299
1 引言(Introduction)

壬基酚（Nonylphenol，NP）是一类非常重要的
环境污染物，主要应用于化学、医药、造纸、纺织等
行业，在环境中广泛存在[1]。NP在环境中较稳定、难
降解、毒性大，属于典型的环境激素，可干扰生物体
内正常的激素代谢与平衡。近年来在一些国家的水域
与底泥中均已发现NP[2-6] 的存在，在我国一些水域也
检测到NP[7]，并且在长江口和珠三角河流表层和沉积
物NP的含量也成为国外报道的含量范围的中高值区
域[8,9]。
与大多数污染物一样，NP在生产和应用过程中
绝大部分会经过各种途径进入水体，对水生生物造成
危害。此外，NP还可通过食物链富集和传递，最终
对人类健康产生影响[10]。目前，有关NP对哺乳动物[11]、
鱼类[12-14]、浮游动物[15,16]等的毒性作用均有报道，但
对于海洋微藻的毒性效应研究较少。
海洋微藻是海洋生态系统中最主要的初级生产
者，是整个海洋食物链的基础，在自然界物质和能量
流动中扮演着至关重要的角色，是一种很好的化学风
险测试生物。因此，开展NP对海洋微藻毒性效应的
研究对NP的生态风险评估具有重要意义。三角褐指
藻(Phaeodactylum triconutum)，在分类上隶属硅藻门，羽
纹纲，褐指藻目，褐指藻属，是海产养殖中的常用饵
料，也是海洋浮游生物毒性测试中常用的实验材料。
本文从微藻的生长、光合特性等方面研究NP对三角
褐指藻的毒性效应，为NP的生态风险预测与评估提
供理论依据。

2 材料与方法(Materials and methods)

2.1 实验药品
壬基酚（C9H19C6H4OH）：分子量为220.36，优
级纯，购自上海晶纯实业有限公司。

2.2 藻种及培养条件
三角褐指藻由暨南大学水生生物研究中心藻种
室保藏，采用f/2培养基为基础培养基，于人工气候
培养箱静置培养，培养温度为（23±1）℃，光照强度
100 μmol·m-2·s-1，光暗比为12 h (L):12 h (D)。

2.3 实验设计
实验采用丙酮作为助溶剂，经预实验分析得出
丙酮对三角褐指藻的无可观察效应剂量浓度（No
observed effect level，NOEL）为5‰（V/V）。
NP质量浓度设置6个梯度，即0.2、0.4、0.6、0.8、
1.0和2.0 mg·L-1和1个对照组（丙酮）。f/2培养基经高
压蒸汽灭菌冷却，接种指数生长期的三角褐指藻细胞
后分装于250 mL的三角瓶中，培养液体积为200 mL，
放置于人工气候培养箱中进行一次性培养。实验浓度
设置3个平行，每天摇瓶3次，并随机更换三角瓶位置，
以避免光照不均匀。

2.4 测定指标与方法
2.4.1 细胞生长的测定
采用UV-2450型（Shimadzu）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表征细胞生长情况。
2.4.2 光合色素含量的测定
参照李合生[17]的方法进行测定。取5 mL藻液，
经低温冷冻离心机（6 000 r·min-1，10 min，20℃）离
心后弃去上清液，加入5 mL 90%丙酮悬浮后,放置
4 ℃冰箱内黑暗萃取24 h。丙酮萃取结束后经低温冷冻
离心机（6 000 r·min-1，10 min，20 ℃）离心后取上清
液在440、630、644、647、662、664、750 nm波长下
测定吸光值，90%丙酮作参比。利用以下公式计算叶
绿素a（Chla）和类胡萝卜素（Car）含量：
Chla=[11.85×(OD664-OD750)-1.54×(OD647-OD750)-0.08
×(OD630-OD750)]×V2/V1 (1)
Car=[4.7×(OD440-OD750)-1.38×(OD662-OD750)-5.48×(O
D644-OD750)]×V2/V1 (2)
（V1 为藻液体积，mL；V2为样品提取液体积，mL）
2.4.3 胞内可溶性蛋白含量的测定
按考马斯亮蓝法[18]测定。
2.4.4 丙二醛（MDA）含量的测定
参照李合生[17]的方法，通过单位蛋白质含量表
示样品MDA摩尔分数。
2.4.5 最大光能转化效率的测定
分别取2 mL藻液，测量前将待测藻液暗适应20
min。利用英国Hansatech公司Handy PEA植物效率分
析仪测定最大光能转化效率（Fv/Fm）。

2.5 数据分析
实验数据采用EXCEL 2007和SPSS 17.0进行统
计分析。

3 结果与分析（Results and analysis）

3.1 NP 对三角褐指藻生长的影响
NP暴露对三角褐指藻生长的影响如图1所示。
NP显著抑制三角褐指藻的生长，且暴露浓度越大，
毒性效应越强。NP质量浓度≥0.6 mg·L-1处理组，三
角褐指藻接种24 h后，生长受到显著抑制。NP质量浓
度≥1.0 mg·L-1处理组，藻细胞大量死亡，但在培养
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300
72 h后，NP质量浓度≤1.0 mg·L-1处理组藻细胞恢复
生长。NP对三角褐指藻的96 h EC50为0.84 mg·L-1。

图1 不同质量浓度NP对三角褐指藻生长的影响
Fig. 1 Effects of different concentrations of NP on the growth
of P. tricornutum at different culture times

3.1.2 NP暴露对三角褐指藻叶绿素a和类胡萝卜素含
量的影响
不同浓度NP对三角褐指藻细胞色素含量的影响
如图2.1和2.2所示。观察发现，各暴露组藻液与对照组
相比，颜色明显变浅。叶绿素a和类胡萝卜素含量随着
NP质量浓度的升高而下降。NP质量浓度≥0.4 mg·L-1
处理组，三角褐指藻光合色素含量显著低于对照组。
在NP质量浓度≥2.0 mg·L-1时，藻细胞基本死亡，叶绿
素a和类胡萝卜素含量几乎为零。
3.1.3 NP暴露对三角褐指藻可溶性蛋白含量的影响
不同浓度NP对三角褐指藻可溶性蛋白含量的影
响如图3所示。由图3可知，随着NP质量浓度升高，
各处理组三角褐指藻可溶性蛋白含量呈下降趋势。
NP质量浓度≥0.4 mg·L-1的处理组，藻细胞内可溶性
蛋白含量显著低于对照组（p<0.05）。NP质量浓度为
0.2 mg·L-1处理组，藻细胞可溶性蛋白含量与对照组
无显著性差异（p>0.05）。
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 24 48 72 96
叶
绿
素
a含
量
/ (
m
g•
L
-1
)
培养时间/ h
CK 0.2mg/L
0.4mg/L 0.6mg/L
0.8mg/L 1mg/L
2mg/L

图2.1不同质量浓度NP对三角褐指藻叶绿素含量的影响
Fig. 2.1 Effects of different concentrations of NP on the
chlorophyll of P. tricornutum
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0 24 48 72 96
类
胡
萝
卜
素
含
量
/ (
m
g•
L-
1 )
培养时间/ h
CK 0.2mg/L
0.4mg/L 0.6mg/L
0.8mg/L 1mg/L
2mg/L

图2.2 不同质量浓度NP对三角褐指藻类胡萝卜素含量的影响
Fig. 2.2 Effects of different concentrations of NP on the
carotenoid of P. tricornutum
0
5
10
15
20
25
30
35
0 24 48 72 96
可
溶
性
蛋
白
含
量
/ (
m
g•
L
-1
)
培养时间/ h
CK 0.2mg/L
0.4mg/L 0.6mg/L
0.8mg/L 1mg/L
2mg/L

图3 不同质量浓度NP处理对三角褐指藻可溶性蛋白含量的
影响
Fig. 3 Effects of different concentrations of NP on the soluble
protein contents of P. tricornutum

3.1.4 NP暴露对三角褐指藻MDA含量的影响
不同质量浓度NP暴露下三角褐指藻MDA含量
变化如图4所示。暴露处理24 h，MDA含量随NP质量
浓度的增加而上升。NP质量浓度≥0.4 mg·L-1处理组，
培养24 h时，MDA含量最高，显著高于对照组
（p<0.05），随后0.6、0.8和1 mg·L-1处理组MDA含量
急剧下降，而2 mg·L-1处理组MDA含量下降缓慢，说
明2 mg·L-1处理组藻细胞膜脂质过氧化损伤程度高，
藻细胞损伤严重，超出了藻细胞的修复能力。
3.1.5 NP暴露对三角褐指藻最大光能转化效率(Fv/Fm)
的影响
NP暴露对三角褐指藻Fv/Fm的影响如图5所示。
由图5可知，各处理组三角褐指藻Fv/Fm在24 h内显著
下降，但NP质量浓度≤0.4 mg·L-1处理组对照组相比
差异不显著。24 h后，各处理组藻细胞的Fv/Fm又逐
3 期 李根，等. 壬基酚对三角褐指藻的毒性效应及其机理 

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渐升高。而2 mg·L-1的实验组在胁迫24 h后Fv/Fm逐渐
上升，其参数值在72 h时超过其他处理组。


图4 不同质量浓度NP对三角褐指藻MDA含量的影响
Fig. 4 Effects of different concentrations of NP on MDA
contents of P. tricornutum


图5 不同质量浓度NP对三角褐指藻Fv/Fm的影响
Fig. 5 Effects of different concentration of NP on Fv/Fm of P.
tricornutum

4 讨论 (Discussion)

4.1 不同质量浓度 NP 暴露对三角褐指藻生长的影响
实验结果显示，NP对三角褐指藻的96 h EC50为
0.84 mg·L-1，0.2 mg·L-1以上的NP暴露对三角褐指藻
生长有抑制效应，而且随着NP质量浓度的增加，三
角褐指藻的细胞密度、可溶性蛋白含量、光合色素含
量以及Fv/Fm等指标的下降幅度更加显著。
光合色素含量可表征藻存活情况和生物量的多
寡并能反映藻类生长损伤情况[19]。2.0mg·L-1NP暴露
24 h后，处理组培养瓶底部出现大量无色或白色的藻
细胞沉淀物，这是藻细胞脱镁的结果，导致细胞中叶
绿素失活，其大量产生说明藻类全部死亡。可溶性蛋
白作为藻细胞重要组分,是藻细胞的正常生理功能的
物质保障，其含量变化可以反映藻细胞生长状况。在
NP质量浓度高于0.2 mg·L-1，藻细胞损害严重，蛋白
质的合成受到破坏[20]，因此三角褐指藻胞内可溶性
蛋白含量下降。
Fv/Fm反映PSII反应中心原初光能转化效率，即
最大光化学效率。一般认为，Fv/Fm在非逆境胁迫下
变化极小，但在逆境胁迫下变化明显，是鉴定植物抗
逆能力的良好指标之一[21]。研究结果表明，质量浓度
≥0.2 mg·L-1 NP暴露下，三角褐指藻Fv/Fm有下降趋
势，说明较高质量浓度NP暴露能降低三角褐指藻的
最大光能转化效率，表明NP使PSII反应中心受损，抑
制了光合作用的原初反应，阻碍了光合电子传递的过
程。但随着处理时间的延长，质量浓度<0.2 mg·L-1NP
处理组的Fv/Fm逐渐升高并趋于一致，说明藻细胞
PSII反应中心暂时失活后，经过一定的时间后即可恢
复。陈书秀（2001年）研究盐度对杜氏盐藻叶绿素荧
光参数的影响时发现，高盐胁迫下杜氏盐藻的Fv/Fm
也存在先下降后上升的现象[22]。武保玕（2002年）对
大型藻类（海洋红藻及绿藻）的研究表明，高温胁迫
程度较低时放氧复合体的活性可恢复，高温胁迫严重
时，放氧复合体受到不可逆破坏，捕光色素复合体与
反应中心分离，电子传递受到抑制[23]。
4.2 不同质量浓度 NP 暴露对三角褐指藻 MDA 含量
的影响
MDA是膜脂过氧化反应的产物，可以用来衡量
过氧化反应的程度。MDA可与蛋白质、核酸起反应
修饰其特征，使纤维素分子间的桥键松弛或抑制蛋白
质的合成[24]。MDA含量的增加与膜脂过氧化水平的
提高具有一定的相关效应[25]，因此可以通过测定其
含量的变化来间接反映膜脂过氧化水平的改变和外
源性化合物对机体组织质膜伤害的程度。本实验中，
随着NP质量浓度的增加，MDA含量升高，表明较高
质量浓度的NP胁迫，使藻细胞膜脂过氧化程度增强，
可能会导致细胞膜结构的破坏和功能的丧失，这可能
是NP抑制藻细胞生长并形成毒性效应的重要原因之
一。NP处理三角褐指藻24 h后，MDA含量最大，说
明此时藻细胞内产生了大量的活性氧自由基，对细胞
膜系统造成严重损伤。随着培养时间的延长，藻细胞
MDA含量降低，这可能是由于藻细胞体内抗氧化系
统有效地清除自由基，从而降低了MDA的含量。

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