全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
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摇 摇 第 猿源卷 第 苑期摇 摇 圆园员源年 源月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
青藏高原东北部 缘园园园 年来气候变化与若尔盖湿地历史生态学研究进展
何奕忻袁吴摇 宁袁朱求安袁等 渊员远员缘冤
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天山云杉森林土壤有机碳沿海拔的分布规律及其影响因素 阿米娜木窑艾力袁常顺利袁张毓涛袁等 渊员远圆远冤噎噎
个体与基础生态
小兴安岭红松日径向变化及其对气象因子的响应 李兴欢袁刘瑞鹏袁毛子军袁等 渊员远猿缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
采伐剩余物对林地表层土壤生化特性和酶活性的影响 吴波波袁郭剑芬袁吴君君袁等 渊员远源缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎
庞泉沟自然保护区典型森林土壤大团聚体特征 白秀梅袁韩有志袁郭汉清 渊员远缘源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
思茅松天然林树冠结构模型 欧光龙袁肖义发袁王俊峰袁等 渊员远远猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
镁缺乏和过量胁迫对纽荷尔脐橙叶绿素荧光特性的影响 凌丽俐袁黄摇 翼袁彭良志袁等 渊员远苑圆冤噎噎噎噎噎噎噎
斑块生境中食果鸟类对南方红豆杉种子的取食和传播 李摇 宁袁王摇 征袁鲁长虎袁等 渊员远愿员冤噎噎噎噎噎噎噎噎
重金属铅与两种淡水藻的相互作用 刘摇 璐袁闫摇 浩袁李摇 诚袁等 渊员远怨园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
刺参养殖池塘初级生产力及其粒级结构周年变化 姜森颢袁周一兵袁唐伯平袁等 渊员远怨愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
控渊微囊冤藻鲢尧鳙排泄物光能与生长活性 王银平袁谷孝鸿袁曾庆飞袁等 渊员苑园苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
五爪金龙中香豆素类物质含量及其对福寿螺尧水稻和稗草的影响 犹昌艳袁杨摇 宇袁胡摇 飞袁等 渊员苑员远冤噎噎噎
种群尧群落和生态系统
西双版纳国家级自然保护区勐腊子保护区亚洲象种群和栖息地评价 林摇 柳袁金延飞袁陈德坤袁等 渊员苑圆缘冤噎噎
莱州湾鱼类群落同功能种团的季节变化 李摇 凡袁徐炳庆袁马元庆袁等 渊员苑猿远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
长期不同施肥方式对麦田杂草群落的影响 蒋摇 敏袁沈明星袁沈新平袁等 渊员苑源远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
极端干旱条件下燕麦垄沟覆盖系统水生态过程 周摇 宏袁张恒嘉袁莫摇 非袁等 渊员苑缘苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
流域景观格局变化对洪枯径流影响的 杂宰粤栽模型模拟分析 林炳青袁陈兴伟袁陈摇 莹袁等 渊员苑苑圆冤噎噎噎噎噎
近 圆园年青藏高原东北部禾本科牧草生育期变化特征 徐维新袁辛元春袁张摇 娟袁等 渊员苑愿员冤噎噎噎噎噎噎噎噎
丽江城市不同区域景观美学 郭先华袁赵千钧袁崔胜辉袁等 渊员苑怨源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
珠三角河网水域栅藻的时空分布特征 王摇 超袁李新辉袁赖子尼袁等 渊员愿园园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
博斯腾湖细菌丰度时空分布及其与环境因子的关系 王博雯袁汤祥明袁高摇 光袁等 渊员愿员圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
遗传算法支持下土地利用空间分形特征尺度域的识别 吴摇 浩袁李摇 岩袁史文中袁等 渊员愿圆圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎
川西亚高山不同海拔岷江冷杉树轮碳稳定同位素对气候的响应 靳摇 翔袁徐摇 庆袁刘世荣袁等 渊员愿猿员冤噎噎噎噎
基于 耘杂阅粤的西北太平洋柔鱼资源空间热点区域及其变动研究 冯永玖袁陈新军袁杨铭霞袁等 渊员愿源员冤噎噎噎噎
城乡与社会生态
基于居民生态认知的非使用价值支付意愿空间分异研究要要要以三江平原湿地为例
高摇 琴袁敖长林袁陈红光袁等 渊员愿缘员冤
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浑河河水及其沿岸地下水污染特征 崔摇 健袁都基众袁王晓光 渊员愿远园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
社会生态系统及脆弱性驱动机制分析 余中元袁李摇 波袁张新时 渊员愿苑园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
研究简报
等渗 晕葬悦造和 悦葬渊晕韵猿冤 圆胁迫对黄瓜幼苗生长和生理特性的影响 周摇 珩袁郭世荣袁邵慧娟袁等 渊员愿愿园冤噎噎噎
专家观点
关于野生态保护和建设冶名称和内涵的探讨 沈国舫 渊员愿怨员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢圆愿圆鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢圆怨鄢圆园员源鄄园源
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 红豆杉人工林要要要红豆杉为常绿针叶乔木袁树高可达 圆缘皂袁属国家一级保护植物遥 红豆杉中含有的紫杉醇袁具有独
特的抗癌机制和较高的抗癌活性袁能阻止癌细胞的繁殖尧抑制肿瘤细胞的迁移袁是世界公认的抗癌药遥 红豆杉在我
国共有 源个种和 员个变种袁即云南红豆杉尧西藏红豆杉尧东北红豆杉尧中国红豆杉和南方红豆杉渊变种冤遥 由于天然红
豆杉稀缺袁国家严禁采伐利用袁因而我国南方很多地方都采取人工种植的方法生产利用遥 人工种植的南方红豆杉在
南方山区多呈斑块状分布袁斑块生境中鸟类对红豆杉种子的传播有重要的影响遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 34 卷第 7 期
2014年 4月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.7
Apr.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学基金项目(31170443)
收稿日期:2012鄄11鄄05; 摇 摇 修订日期:2013鄄05鄄13
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: cyhztt@ mail.ahnu.edu.cn
DOI: 10.5846 / stxb201211051545
刘璐,闫浩,李诚,李源,周杨,张庭廷.重金属铅与两种淡水藻的相互作用.生态学报,2014,34(7):1690鄄1697.
Liu L, Yan H, Li C, Li Y, Zhou Y, Zhang T T. Interactions between heavy metal lead and two freshwater algae.Acta Ecologica Sinica,2014,34(7):
1690鄄1697.
重金属铅与两种淡水藻的相互作用
刘摇 璐,闫摇 浩,李摇 诚,李摇 源,周摇 杨,张庭廷*
(安徽师范大学生命科学学院; 生物环境与生态安全安徽省高校重点实验室, 芜湖摇 241000)
摘要:为了研究重金属铅与淡水藻类之间的相互作用,采用不同 Pb2+浓度处理铜绿微囊藻(Microcysis aeruginosa Kutz.)和斜生栅
藻[Scenedesmus obliquus (Turp.)Kutz.],分别对两种藻的生物量、藻液电导率、O-·2 含量、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)
活性以及藻对 Pb2+的吸收作用等进行了测定,并通过扫描电镜观察了不同 Pb2+浓度处理下两种藻细胞的表面结构。 结果显示:
(1) Pb2+浓度低于 3 mg / L促进铜绿微囊藻生长,高于 9 mg / L抑制其生长;但在 3—12 mg / L范围内,Pb2+均明显抑制了斜生栅
藻的生长,说明斜生栅藻对 Pb2+毒性的敏感程度要高于铜绿微囊藻。 (2) 受到铅离子的胁迫,两种藻细胞膜通透性均有一定改
变,扫描电子显微镜的照片观察,两种藻细胞表面的絮状物随着 Pb2+的升高而增多,尤其是斜生栅藻细胞结构改变明显,多数细
胞变形破裂;同时,O-·2 含量升高,POD、CAT活性早期均可随 Pb2
+的增加而上升,表明氧自由基的产生增多以及由其引起的细胞
生理生化改变可能是铅离子作用于藻细胞的主要机制。 (3)两种淡水藻对 Pb2+均有吸收作用,单位量藻细胞内,斜生栅藻对
Pb2+的吸收能力好于铜绿微囊藻。 所有结果提示:斜生栅藻不仅可以作为对重金属敏感的指示生物来监测水体 Pb2+污染程度;
同时由于斜生栅藻比铜绿微囊藻具有更好的 Pb2+吸收能力,因此还可以利用斜生栅藻作为处理水体 Pb2+的生物材料。
关键词:铅;铜绿微囊藻;斜生栅藻;相互作用
Interactions between heavy metal lead and two freshwater algae
LIU Lu, YAN Hao, LI Cheng, LI Yuan, ZHOU Yang, ZHANG Tingting*
The Key Laboratory of Biotic Environment and Ecological Safety in Anhui Province, College of Life Sciences, Anhui Normal University, Wuhu 241000, China
Abstract: To get a better understanding of interactions between heavy metal lead and freshwater algae Microcysis aeruginosa
Kutz. and Scenedesmus obliquus ( Turp.) Kutz., the algal biomass, electrical conductivity ( EC ) of supernatant,
concentration of superoxide anion radical (O-·2 ), activities of POD and CAT as well as the absorption of Pb
2+ by algal were
determined respectively at different concentrations of Pb2+, and the surface structure of two algae cells was contrasted by
scanning electron microscopy. The results showed as follows: (1) 3 mg / L of Pb2+ accelerated the growth of M. aeruginosa,
and the opposite effects were observed when exposed to more than 9 mg / L of Pb2+; however, the growth of S. obliquus was
obviously inhibited when the concentrations of Pb2+ ranged from 3 to 12 mg / L. The effects of Pb2+ on the two kinds of
freshwater algae indicated that S. obliquus was more sensitive to the Pb2+ pressure. (2) The membrane permeability of the
two algae cells was changed under the stress of Pb2+ . The photos of scanning electron microscopy showed that the superficial
flocs of the two algae cells increased with the increasing of Pb2+, and numerous cells deformed or ruptured evidently,
especially for S. obliquus. Meanwhile, the increases of O-2 contents were exhibited and the activities of POD and CAT in the
two algae were advanced with increasing of Pb2+ concentration at the early stage, which indicated that the main mechanisms
of Pb2+ acting on two algae involve the increasing production of superoxide anion radical and the accompanying physiological
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and biochemical changes of the algae. (3) Pb2+ can be absorbed by the two algae, and moreover S. obliquus had higher
capacity of Pb2+ absorption than M. aeruginosa did at the unit cells. From the above points, compared with the M.
aeruginosa, S. obliquus can be used not only as a biological indicator for monitoring heavy metal pollution levels, but also as
a biological material to deal with water Pb2+ contamination due to its ability of Pb2+ absorption.
Key Words: lead; M. aeruginosa; S. obliquus; interactions
摇 摇 近年来,我国重特大重金属污染事件时有发生,
其中,以铅污染尤为突出。 由于进入水体中的重金
属会随着食物链传递而在生物体内积累,破坏生物
的正常代谢与功能,最终对水生态系统以及人类健
康造成危害[1鄄2]。 在水体重金属污染的防控研究中,
浮游藻类因其某些独特的优势而备受关注。 一方面
藻类是水生生态系统的初级生产者,外来重金属的
侵入必然会使生长在水体中的各种藻类首先受到不
同程度的毒害,在对高等水生植物无可见伤害的低
剂量污染情况下,藻类就可能出现形态和生理指标
的变化[3]。 因此,利用一些对重金属敏感的藻类作
为指示生物,可以监测水体重金属污染的程度[4鄄9]。
另一方面,浮游藻类生长速度快,不少藻类对重金属
具有较强富集作用,因此浮游藻类被认为是一类处
理水体中重金属污染的优良生物材料[10],筛选适宜
藻类去除水体中的重金属,被认为是一项高效、低
耗、经济、环保、具有广阔应用前景的新型技术[11]。
到目前为止,关于浮游藻类对重金属的吸附、吸收作
用已有一些研究,但是重金属铅与水体最常见水华
蓝藻铜绿微囊藻和常见绿藻斜生栅藻之间的相互作
用却几乎未见报道。 因此,本研究深入探讨了铅与
铜绿微囊藻、斜生栅藻之间的相互作用,以便为铅污
染的预警以及生物治理提供重要的理论与实验
依据。
1摇 材料和方法
1.1摇 实验材料
实验藻种铜绿微囊藻(M. aeruginosa Kutz.)和斜
生栅藻(S. obliquus (Turp.)Kutz.)均购自中科院武汉
水生生物研究所,分别采用 BG鄄 11[12]和 HB鄄 4[13]培
养基培养。
1.2摇 实验方法
1.2.1摇 藻的培养
实验前一周,两种藻分别用培养基进行扩大培
养。 无菌条件下,在已洗净灭菌的 1000 mL 三角锥
形瓶中加入 100 mL BG鄄11培养基,接入铜绿微囊藻
藻种,摇匀,置光照培养箱中进行培养。 培养条件:
光照度 4000 lx,光周期 12L 颐12D,温度(24依2) 益,
pH值 7.0 。 每天摇动锥形瓶 4 次,每 24 h 添加 100
mL新鲜培养基,培养至藻细胞进入对数生长期。 斜
生栅藻的培养基用 HB鄄4培养基,其他培养条件同铜
绿微囊藻。
无菌条件下,取上述藻液分别加入到 500 mL 已
灭菌三角烧瓶,加入新鲜无菌 BG鄄 11 或 HB鄄 4 培养
基,然后加入 Pb(NO3) 2,铜绿微囊藻的起始密度为
7.5伊 105个 / mL,斜生栅藻的起始密度为 3 伊 105个 /
mL,Pb2+终浓度为 3,6,9,12 mg / L,每组 3个平行,对
照组不加 Pb(NO3) 2,培养条件同藻种扩大培养。
1.2.2摇 相关试验指标的测定
主要测定的指标有:藻细胞的形态变化,藻细胞
计数,测定反映膜通透性的电导率的变化,测定超氧
化物阴离子自由基(O-·2 )含量、过氧化物酶(POD)、
过氧化氢酶(CAT)活性以及藻细胞内 Pb2+含量,除
酶活力和 Pb2+含量最后一天测定,其余各指标每隔
24 h测定 1次。
藻生物量变化通过细胞计数来反映;电导率用
电导仪测定;O-·2 含量参照萧华山等测定[14];过氧化
氢酶(CAT)活性的测定参照 Patra 等方法[15];过氧
化物酶 ( POD) 活性测定参照改进的 Cakmak 等
方法[16]。
1.2.3摇 藻对铅的吸收处理方法
取藻液 50 mL,用 15 滋g / mL 的 NaHCO3和蒸馏
水各洗 3 次,然后烘干、称重及消化处理,用 J鄄 8000
原子吸收分光光度计测定铅含量。
藻细胞形态的观察采用扫描电镜。 取藻细胞,
2500 rpm离心收获,采用无菌培养基洗 2—3 次,置
于 2. 5% 戊二醛中固定 2 h,再用新鲜配制的
0.1 mol / L PBS 缓冲液冲洗 3 次,最后用系列乙醇
1961摇 7期 摇 摇 摇 刘璐摇 等:重金属铅与两种淡水藻的相互作用 摇
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(脱水剂的乙醇浓度依次为 30%—50%—70%—
80%—90%—100%乙醇(两次)脱水,醋酸异戊酯置
换后,CO2临界点干燥,金属喷镀,扫描电镜观察。
1.3摇 数据处理
实验数据的处理采用 SPSS13.0软件,图用 Excel
软件制作。 对照组和处理组之间采用单因素方差分
析,P<0.05 表示有显著性差异;P<0.01 表示有极显
著性差异。
2摇 结果和分析
2.1摇 铅对两种藻生物量的影响
图 1和图 2是不同浓度 Pb2+对两种藻生长动态
的影响。 图 1 显示,Pb2+对铜绿微囊藻的抑制强度
与 Pb2+浓度呈正相关。 从第 4 天开始,浓度为 3,6
mg / L处理组的藻细胞数均比同期对照组高;在第 6
天时,3 mg / L处理组与对照组差异达到极显著(P<
0.01),说明低浓度(3 mg / L)Pb2+对铜绿微囊藻的生
长有促进作用;然而 9,12 mg . / L 处理组藻细胞数目
始终低于同期对照组,在第 6 天时,两处理组与对照
组相比差异极显著(P<0.01),说明高浓度(9,12 mg /
L)Pb2+对铜绿微囊藻的生长有抑制作用。 该结果表
明在 3—12 mg / L范围内,Pb2+对铜绿微囊藻的生长
起着低促高抑的效果。
图 1摇 Pb2+对铜绿微囊藻生长的影响
Fig.1摇 The effects of Pb2+ on the growth of M.aeruginosa
*与同期对照组比较,P<0.05;**与同期对照组比较,P<0.01
图 2显示,不同浓度(3—12 mg / L)的 Pb2+对斜
生栅藻均有非常明显地抑制作用。 从第 1 天开始,
各处理组的藻细胞数目就明显低于同期对照组(P<
0郾 01),说明 Pb2+对斜生栅藻有较强的抑制作用。 同
时还表明,在 Pb2+浓度为 3—12 mg / L 范围内,其对
斜生栅藻的抑制作用要明显大于对铜绿微囊藻,说
明了斜生栅藻对 Pb2+的毒性敏感程度较铜绿微囊藻
强烈。
图 2摇 Pb2+对斜生栅藻生长的影响
Fig.2摇 The effects of Pb2+ on the growth of S. obliquus
**与同期对照组比较,P<0.01
2.2摇 铅对两种藻膜通透性的影响
如表 1 所示,随着 Pb2+浓度的升高以及作用时
间的延长,铜绿微囊藻藻液电导率的变化没有呈现
出明显的变化规律,虽然在第 2天,铜绿微囊藻 3—9
mg / L处理组藻液电导率随 Pb2+浓度的升高而逐渐
上升,与同期对照组相比 6, 9 mg / L处理组差异显著
(P<0.05),但在第 6天,除最高浓度组(12 mg / L)与
同期对照组相比差异显著(P<0.05)外,其余各组却
差异不显著。 提示在 Pb2+胁迫下,铜绿微囊藻细胞
膜的通透性可有部分改变,但 Pb2+对铜绿微囊藻的
抑制作用可能还有更为复杂的作用机制。
表 2显示,在第 2、4天时,各处理组与同期对照
组相比差异显著,均高于对照组,表明由于环境胁
迫,斜生栅藻细胞膜首先受到影响,使一些小分子物
质外渗,造成藻液电导率上升;但与 Pb2+作用于铜绿
微囊藻的结果相似,到第 6 天时,斜生栅藻各处理组
电导率与同期对照组相比差异也无显著性,不能简
单通过细胞膜通透性改变来解释 Pb2+对此两种藻类
的抑制作用机制。
2.3摇 铅对两种藻 O-·2 的影响
如表 3—表 4所示,各处理组 O-·2 含量随着 Pb2
+
浓度的上升而逐渐升高,且与同期对照组相比差异
显著(P<0.05)或极显著(P<0.01),提示铜绿微囊藻
和斜生栅藻受到 Pb2+的胁迫后可能导致了脂质过氧
化的链锁反应,使得各处理组 O-·2 含量显著增加。
2961 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
http: / / www.ecologica.cn
表 1摇 Pb2+对铜绿微囊藻藻液电导率的影响 / 伊103
Table 1摇 Effect of Pb2+ on conductivity of M.aeruginosa / 伊103
Pb2+浓度
Pb2+ contens / (mg / L)
铜绿微囊藻藻液电导率 conductivity of M.aeruginosa / (滋s / cm)
第 0天 第 2天 第 4天 第 6天
CK 2.20依0.00 2.16依0.01 2.21依0.01 2.22依0.03
3 2.20依0.00 2.19依0.03 2.16依0.05* 2.22依0.02
6 2.20依0.00 2.20依0.04* 2.20依0.01 2.20依0.03
9 2.20依0.00 2.22依0.01* 2.18依0.02* 2.20依0.01
12 2.20依0.00 2.17依0.02 2.17依0.01* 2.15依0.00*
摇 摇 表中数据为平均值依SE(n= 3), *与同期对照组比较,P<0.05;**与同期对照组比较,P<0.01
表 2摇 Pb2+对斜生栅藻藻液电导率的影响 / 伊103
Table 2摇 Effect of Pb2+ on conductivity of S. obliquus / 伊103
Pb2+浓度
Pb2+ contens / (mg / L)
斜生栅藻藻液电导率 conductivity of S. obliquus / (滋s / cm)
第 0天 第 2天 第 4天 第 6天
CK 0.75依0.00 0.62依0.02 0.59依0.00 0.60依0.15
3 0.75依0.00 0.65依0.01* 0.62依0.02* 0.61依0.01
6 0.75依0.00 0.65依0.01* 0.62依0.01* 0.61依0.01
9 0.75依0.00 0.66依0.01* 0.62依0.01* 0.61依0.02
12 0.75依0.00 0.66依0.00* 0.62依0.03* 0.61依0.01
摇 摇 表中数据为平均值依SE(n= 3);*与同期对照组比较,P<0.05;**与同期对照组比较,P<0.01
表 3摇 Pb2+对铜绿微囊藻 O-·2 含量的影响
Table 3摇 Effect of Pb2+ on O-·2 contents of M.aeruginosa
Pb2+浓度
Pb2+ contens / (mg / L)
铜绿微囊藻 O-·2 含量 O-·2 contents of M.aeruginosa / (滋mol / L)
第 0天 第 2天 第 4天 第 6天
CK 0.85依0.00 0.45依0.20 0.55依0.09 0.80依0.05
3 0.85依0.00 0.75依0.05** 0.65依0.20* 0.90依0.05
6 0.85依0.00 0.80依0.00** 0.70依0.03* 1.00依0.24*
9 0.85依0.00 0.65依0.08** 0.75依0.09** 1.15依0.15**
12 0.85依0.00 0.70依0.14* 0.80依0.50** 1.15依0.60**
摇 摇 表中数据为平均值依SE(n= 3);*与同期对照组比较,P<0.05;**与同期对照组比较,P<0.01
表 4摇 Pb2+对斜生栅藻 O-·2 含量的影响
Table 4摇 Effect of Pb2+ on O-·2 contents of S. obliquus
Pb2+浓度
Pb2+ contens / (mg / L)
斜生栅藻 O-·2 含量 O-·2 contents of S. obliquus / (滋mol / L)
第 0天 第 2天 第 4天 第 6天
CK 0.20依0.00 0.20依0.22 0.20依0.06 0.25依0.10
3 0.20依0.00 0.30依0.03** 0.25依0.03* 0.45依0.10**
6 0.20依0.00 0.30依0.35** 0.30依0.10** 0.45依0.17**
9 0.20依0.00 0.35依0.03** 0.45依0.26** 0.50依0.29**
12 0.20依0.00 0.55依0.08** 0.50依0.28** 0.55依0.29**
摇 摇 表中数据为平均值依SE(n= 3);*与同期对照组比较,P<0.05;**与同期对照组比较,P<0.01
2.4摇 铅对两种藻 POD、CAT活性的影响
由图 3可知,随着 Pb2+浓度的增加,铜绿微囊藻
和斜生栅藻藻细胞内的 POD 活性均呈先上升后下
降的趋势,活性达到最大时,分别是对照组的
166郾 16%(铜绿微囊藻实验组)和 209.17%(斜生栅
藻实验组), 之后逐渐降低,但即便是当 POD的活性
达到最低时, 也分别是对照组的 133. 04% 和
124.40%。
由图 3所示,铜绿微囊藻和斜生栅藻藻细胞内
的 CAT活性随 Pb2+浓度的上升而增加,活性达到最
大时,分别是对照组的 255.40%和 222.01%,与同期
对照组相比差异极显著(P<0.01)。
3961摇 7期 摇 摇 摇 刘璐摇 等:重金属铅与两种淡水藻的相互作用 摇
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图 3摇 不同浓度的 Pb2+处理对铜绿微囊藻和斜生栅藻 POD和 CAT活性的影响
Fig.3摇 Effects of different concentrations of Pb2+ exposure on POD and CAT activities of M.aeruginosa and S. obliquus
2.5摇 两种藻对铅的吸收作用
如图 4所示,随着藻液中 Pb2+浓度的上升,铜绿
微囊藻和斜生栅藻藻细胞中 Pb2+含量均呈先上升后
下降的趋势,在 Pb2+浓度为 9 mg / L 时达最高,藻细
胞内最高 Pb2+含量分别为:22.73 mg / g、36.59 mg / g,
表明在 3—9 mg / L 时,两种藻对 Pb2+的吸收能力随
Pb2+浓度的上升而增强,在 9 mg / L 以上浓度时两种
藻吸收 Pb2+的吸收能力开始下降,这可能由于高浓
度时,Pb2+对两种藻的生长有较强抑制性,藻细胞功
能受阻,以致对 Pb2+的吸收能力开始下降。 但单位
量藻细胞内,斜生栅藻对 Pb2+的吸收能力明显好于
铜绿微囊藻
图 4摇 不同 Pb2+浓度下铜绿微囊藻和斜生栅藻细胞内 Pb2+含量
Fig.4摇 The intra鄄celluar Pb2+ content of M. aeruginosa and S.
obliquus under different concentrations of Pb2+ treatment after 6
days
2.6摇 不同铅浓度下两种藻的表面结构
图 5左侧图显示的是不同浓度下铜绿微囊藻藻
细胞的表面结构,在不含 Pb2+的条件下,藻细胞个体
分明,细胞表面光滑;在低浓度(3—6 mg / L)时,藻细
胞仍是个体分明,但细胞表面开始有絮状物,且絮状
物随 Pb2+浓度的上升而增加;在高浓度(9—12 mg /
L)时,藻细胞表面和周围分布着大量的絮状物,细胞
个体不分明,常见多个细胞及其细胞碎片粘合在
一起。
图 5右侧图显示的是不同浓度下斜生栅藻藻细
胞的表面结构。 同样,在不含 Pb2+的条件下,藻细胞
个体分明,细胞表面光滑;在浓度为 3 mg / L 的处理
组中,藻细胞个体仍然分明,但细胞表面开始有絮状
物;随着 Pb2+浓度的上升,藻细胞表面和周围絮状物
明显增多,细胞个体不分明,细胞形态改变,出现破
裂现象,常见多个细胞及其细胞碎片粘合在一起。
由两组图比较可以看出,斜生栅藻对 Pb2+较敏
感,Pb2+对斜生栅藻的作用要强于对铜绿微囊藻,这
与前面 Pb2+对两组藻细胞生长趋势的影响一致。
3摇 结论与讨论
3.1摇 Pb2+对斜生栅藻和铜绿微囊藻均具有明显的毒
性作用,但对铜绿微囊藻的毒性要小于对斜生栅藻,
且对铜绿微囊藻的生长具有双重影响,低浓度 Pb2+
能促进生长,这一结论与何学佳的研究结果一
致[17],而高浓度的 Pb2+才抑制其生长,即低促高抑。
这可能的原因较为复杂,一方面可能与该两藻细胞
的表面结构不同有关;另外,是否铜绿微囊藻能通过
释放微囊藻毒素对胞外的重金属离子进行络合,从
而妨碍了重金属离子的跨膜转运,使铜绿微囊藻对
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图 5摇 不同 Pb2+浓度下铜绿微囊藻和斜生栅藻细胞的表面结构
Fig.5摇 Superficial structure of M.aeruginosa and S. obliquus under different concentrations Pb2+ treatment after 6 days
重金属表现出一定的耐受性呢? 有关藻毒素对重金
属离子的生物有效性本课题组正在进行深入研究。
从本研究 Pb2+对两藻的毒性机制还可看出,高浓度
的 Pb2+不仅破坏了细胞膜的通透性,大量无机盐和
有机物质外渗,而且通过两藻的细胞表面结构图可
以看出两种藻细胞表面有大量絮状物,甚至出现粘
连现象,这可能是由于细胞破裂后细胞碎片等与细
胞粘结在一起所致。 再者,Pb2+迫使细胞内 O-·2 含量
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增加,细胞膜脂质过氧化增强,当细胞内氧自由基浓
度超过一定范围时,细胞内抗氧化酶系统不能将其
及时清除,从而出现抗氧化酶活性开始升高以后降
低的现象,抗氧化酶含量减少,又进一步加大了 Pb2+
对两种藻的毒害。
3.2摇 铜绿微囊藻和斜生栅藻对铅均有良好吸收作
用。 国内外大量研究都表明藻类对重金属具有较强
的富集能力[18鄄21]。 如孔石莼对 Pb2+的单层饱和结合
量为 0. 715 mg / g[20],海带对 Pb2+的吸附量为 1. 33
mmol / g[21]。 然而像这些用海藻处理重金属的研究
比较广泛,对于用淡水藻来处理重金属的研究却相
对较少。 本试验结果显示常见淡水藻铜绿微囊藻和
斜生栅藻对 Pb2+均有良好吸收作用。 在一定范围
(3—9 mg / L)内,两种藻对 Pb2+的吸收能力随 Pb2+浓
度的上升而增强,在 9 mg / L以上浓度时两种藻吸收
Pb2+的吸收能力才开始下降;单位量藻细胞内,斜生
栅藻对 Pb2+的吸收能力要高于铜绿微囊藻。
综合以上结果,由于斜生栅藻对 Pb2+更为敏感,
因此,可以考虑如何能利用斜生栅藻来作为对重金
属铅的敏感指示生物来监测水体 Pb2+污染程度;同
时,相比一些大型海藻如石莼,斜生栅藻对 Pb2+具有
较好的吸收作用,最高单位吸收量可达 36郾 59 mg / g,
而且斜生栅藻是不产生毒素的绿藻类,对环境污染
较小,因此斜生栅藻具有开发成为处理水体铅污染
良好生物材料的潜能。
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叶生态学报曳圆园员源年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
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叶生态学报曳主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果遥 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章曰研究简报曰生态学新理论尧新方法尧新技术介绍曰新书评价和
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叶生态学报曳为半月刊袁大 员远开本袁圆愿园页袁国内定价 怨园元 辕册袁全年定价 圆员远园元遥
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本期责任副主编摇 魏辅文摇 摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
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编摇 摇 辑摇 叶生态学报曳编辑部
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主摇 摇 编摇 王如松
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