全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 22 期摇 摇 2012 年 11 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
CO2 浓度和温度升高对噬藻体 PP 增殖的联合作用 牛晓莹,程摇 凯,荣茜茜,等 (6917)………………………
1956—2009 年内蒙古苏尼特左旗荒漠草原的降水格局 陈摇 军,王玉辉 (6925)………………………………
两个污水处理系统的能值与经济综合分析 李摇 敏,张小洪,李远伟,等 (6936)…………………………………
退化草地阿尔泰针茅种群个体空间格局及关联性 赵成章,任摇 珩 (6946)………………………………………
地表覆盖栽培对雷竹林凋落物养分及其化学计量特征的影响 刘亚迪,范少辉,蔡春菊,等 (6955)……………
福州酸雨区次生林中台湾相思与银合欢叶片的 12 种元素含量 郝兴华,洪摇 伟,吴承祯,等 (6964)…………
“雨花露冶水蜜桃主要害虫与其捕食性天敌的关系 柯摇 磊,施晓丽,邹运鼎,等 (6972)………………………
大兴安岭林区 10 小时时滞可燃物湿度的模拟 胡天宇,周广胜,贾丙瑞 (6984)…………………………………
陕北风沙区不同植被覆盖下的土壤养分特征 李文斌,李新平 (6991)……………………………………………
南方型杨树人工林土壤呼吸及其组分分析 唐罗忠,葛晓敏,吴摇 麟,等 (7000)…………………………………
黑河下游土壤水盐对生态输水的响应及其与植被生长的关系 鱼腾飞,冯摇 起,刘摇 蔚,等 (7009)……………
树木胸径大小对树干液流变化格局的偏度和时滞效应 梅婷婷,赵摇 平,倪广艳,等 (7018)……………………
外来植物紫茎泽兰入侵对土壤理化性质及丛枝菌根真菌(AMF)群落的影响
于文清,刘万学,桂富荣,等 (7027)
…………………………………
……………………………………………………………………………
基于 Landsat TM的热带精细地物信息提取的模型与方法———以海南岛为例
王树东,张立福,陈小平,等 (7036)
…………………………………
……………………………………………………………………………
雪被去除对川西高山冷杉林冬季土壤水解酶活性的影响 杨玉莲,吴福忠,杨万勤,等 (7045)…………………
不同土壤水分处理对水稻光合特性及产量的影响 王唯逍,刘小军,田永超,等 (7053)…………………………
木蹄层孔菌不同居群间生长特性、木质素降解酶与 SRAP 标记遗传多样性
曹摇 宇,徐摇 晔,王秋玉 (7061)
……………………………………
…………………………………………………………………………………
加拿大一枝黄花入侵对土壤动物群落结构的影响 陈摇 雯,李摇 涛,郑荣泉,等 (7072)…………………………
间作对玉米品质、产量及土壤微生物数量和酶活性的影响 张向前,黄国勤,卞新民,等 (7082)………………
接种 AM真菌对玉米和油菜种间竞争及土壤无机磷组分的影响 张宇亭,朱摇 敏,线岩相洼,等 (7091)………
大亚湾冬季不同粒级浮游生物的氮稳定同位素特征及其与生物量的关系
柯志新,黄良民,徐摇 军,等 (7102)
………………………………………
……………………………………………………………………………
太湖水华期间有毒和无毒微囊藻种群丰度的动态变化 李大命,叶琳琳,于摇 洋,等 (7109)……………………
锌胁迫对小球藻抗氧化酶和类金属硫蛋白的影响 杨摇 洪,黄志勇 (7117)………………………………………
基于国家生态足迹账户计算方法的福建省生态足迹研究 邱寿丰,朱摇 远 (7124)………………………………
能源活动 CO2 排放不同核算方法比较和减排策略选择 杨喜爱,崔胜辉,林剑艺,等 (7135)…………………
基于生境等价分析法的胶州湾围填海造地生态损害评估 李京梅刘铁鹰 (7146)………………………………
县级生态资产价值评估———以河北丰宁县为例 王红岩,高志海,李增元,等 (7156)……………………………
专论与综述
丛枝菌根提高宿主植物抗旱性分子机制研究进展 李摇 涛,杜摇 娟,郝志鹏,等 (7169)…………………………
城市土壤碳循环与碳固持研究综述 罗上华,毛齐正,马克明,等 (7177)…………………………………………
基于遥感的光合有效辐射吸收比率(FPAR)估算方法综述 董泰锋,蒙继华,吴炳方 (7190)…………………
光衰减及其相关环境因子对沉水植物生长影响研究进展 吴明丽,李叙勇 (7202)………………………………
浮游动物化学计量学稳态性特征研究进展 苏摇 强 (7213)………………………………………………………
研究简报
2010 年两个航次獐子岛海域浮游纤毛虫丰度和生物量 于摇 莹,张武昌,张光涛,等 (7220)…………………
基于熵值法的我国野生动物资源可持续发展研究 杨锡涛,周学红,张摇 伟 (7230)……………………………
残落物添加对农林复合系统土壤有机碳矿化和土壤微生物量的影响 王意锟,方升佐,田摇 野,等 (7239)……
人工湿地不同季节与单元之间根际微生物多样性 陈永华,吴晓芙,张珍妮,等 (7247)…………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*338*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*36*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄11
封面图说: 水杉农田防护林中的小麦熟了———水杉曾广泛分布于北半球,第四纪冰期以后,水杉属的其他种类全部灭绝,水杉
却在中国川、鄂、湘边境地带得以幸存,成为旷世奇珍,野生的水杉是国家一级保护植物。 由于水杉耐水,适应力强,
生长极为迅速,其树干通直挺拔,高大秀颀,树冠呈圆锥形,姿态优美,自发现后被人们在中国南方广泛种植,不仅成
为了湖边、道路两旁的绿化观赏植物,更成为了农田防护林的重要树种。 此图中整齐划一的水杉防护林像忠实的哨
兵一样,为苏北农村即将成熟的麦田站岗。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 22 期
2012 年 11 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 22
Nov. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金项目(40771185);福建省基金项目(2012J01046);福建省科技计划重点项目(2012Y0052);集美大学创新团队基金
资助项目(2010A007)
收稿日期:2011鄄10鄄23; 摇 摇 修订日期:2012鄄06鄄14
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: zhyhuang@ jmu. edu. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201110231567
杨洪,黄志勇.锌胁迫对小球藻抗氧化酶和类金属硫蛋白的影响.生态学报,2012,32(22):7117鄄7123.
Yang H, Huang Z Y. Activities of antioxidant enzymes and Zn鄄MT鄄like proteins induced in Chlorella vulgaris exposed to Zn2+ . Acta Ecologica Sinica,2012,
32(22):7117鄄7123.
锌胁迫对小球藻抗氧化酶和类金属硫蛋白的影响
杨摇 洪,黄志勇*
(集美大学生物工程学院,厦门摇 361021)
摘要:通过对抗氧化酶活性和类金属硫蛋白的测定,考察在 0、5、10、20、50 和 100 滋mol / L Zn2+(氯化锌)胁迫下锌对普通海洋小
球藻的生物学影响。 结果表明:不同浓度 Zn2+均能抑制小球藻的生长,当 Zn2+浓度大于 10 滋mol / L时,小球藻生物量随培养时
间延长而迅速下降;过氧化物歧化酶 (SOD)活性随 Zn2+胁迫浓度的增加而增加,当 Zn2+浓度为 50 滋mol / L 时 SOD 活性达到最
大,但继续增加 Zn2+胁迫浓度反而导致 SOD活性下降;而过氧化物酶 (POD)活性则随着 Zn2+胁迫浓度的增加而降低。 同时,实
验发现藻细胞内有两种主要的锌结合形态,其中 Zn结合类金属硫蛋白(Zn鄄MT鄄like)与兔肝金属硫蛋白(MT)的分子量相近,且
随着 Zn2+胁迫浓度的增加而出现规律性地增多。 因此,藻细胞内 Zn鄄MT鄄like 蛋白的诱导量可作为小球藻受 Zn2+胁迫的响应
指标。
关键词:小球藻;锌;类金属硫蛋白;过氧化物酶;超氧化物歧化酶
Activities of antioxidant enzymes and Zn鄄MT鄄like proteins induced in Chlorella
vulgaris exposed to Zn2+
YANG Hong, HUANG Zhiyong*
College of Bioengineering, Jimei University, Xiamen 361021, China
Abstract: Chlorella vulgaris (C. vulgaris), a fast鄄growing unicellular micro鄄alga, is commonly used as a supplement of
food for human and animal consumption. As C. vulgaris readily absorbs metals, this micro鄄algae has also been employed as
an important indicator for monitoring the pollution and toxicity of metals in aquatic environments. Due to both natural
geological sources as well as anthropogenic sources, the escalating contamination of aquatic environments by metals such as
zinc (Zn) is becoming of increasing concern. A limited concentration of Zn is essential for growth of C. vulgaris, but limited
knowledge exists concerning toxic impacts of Zn on the alga. The present study investigated various biochemical variables
including biomass, the activities of antioxidant enzymes including superoxide dismutase (SOD) and peroxidase (POD),
the intracellular Zn assimilated, and the inducement of Zn鄄MT鄄like proteins in C. vulgaris when the alga was exposed to
various Zn2+ concentrations. Results showed that the growth of C. vulgaris was inhibited by exposure to Zn2+ at concentrations
ranging from 5—100 滋mol l / L. The algal biomass rapidly decreased with increased Zn2+ exposure concentration. Algal
biomass also decreased with increased exposure time to concentrations of Zn2+ > 10 滋mol / L. The results indicated that the
growth of the alga was significantly inhibited by exposure to Zn2+,especially at higher exposure concentrations. The activities
of SOD increased with the increase of Zn2+ exposure concentrations within the ranges of 0—50 滋mol / L, but slight decreases
in SOD activity occurred with exposure concentrations of Zn2+> 50 滋mol / L. The highest activity of SOD was evident when
the alga was exposed to 50 滋mol / L of Zn2+, in which the value of SOD activity was two times more than that of the control
http: / / www. ecologica. cn
group. However, the activities of POD within the alga significantly decreased (P < 0. 05) with the increase of Zn2+ exposure
concentrations. For example, the activity of POD was 7. 4 times less than that of the control group when C. vulgaris was
exposed to 10 滋mol / L of Zn2+ . The results also showed that C. vulgaris has a strong ability to assimilate waterborne Zn2+ . For
example, the concentrations of intracellular Zn were about 17 and 34 times more than that of the control group when the alga
were exposed to 5 滋mol / L and 10 滋mol / L of Zn2+, respectively. However, the concentrations of intracellular Zn did not
increase when the exposure concentrations of Zn > 10 滋mol / L. A slight decrease of intracellular Zn was observed when the
alga were exposed to 100 滋mol / L of Zn2+ . After being homogenized and centrifuged, the cell extracts of C. vulgaris after
exposure to Zn2+ were separated with a size鄄exclusion high鄄performance liquid chromatography coupled with the detector of
inductively coupled plasma mass spectrometry ( ICP鄄MS). Two Zn鄄binding species were observed within the cells of C.
vulgaris, in which the compounds of the Zn鄄binding fraction at the retention time ( tR) of 6. 3 min were referred to as the
Zn鄄MT鄄like proteins because the retention time (tR) was found to be similar to that ( tR 6. 1 min) of the standard Zn鄄MTs
derived from rabbit liver. In addition, the amounts of Zn鄄MT鄄like proteins induced in the alga were found to increase with
the increase of the Zn2+ exposure concentrations. The results indicate that the Zn鄄MT鄄like proteins induced in C. vulgaris can
be used as the indicator to reflect the pollution of Zn2+ in aquatic environments.
Key Words: C. vulgaris; Zn; Zn鄄MT鄄like protein; superoxide dismutase (SOD); peroxidase (POD)
随着工矿业的发展和农药、化肥的使用,重金属对水体的污染日趋严重。 由于水体中藻类可以吸收和累
积重金属,通过食物链的传递和生物放大最终将进入人体从而造成严重危害。 锌在生物体的新陈代谢中起着
重要作用,但高浓度锌会引起细胞内组织损伤,并抑制代谢过程[1鄄2]。 普通海洋小球藻 (Chlorella. vulgaris)对
重金属胁迫敏感,且易于培养和分离、生长周期短,是较为理想的生物试验材料。 因此,利用小球藻进行水体
锌污染的生物监测具有灵敏、可靠等优点。 目前,国内外许多学者对微藻重金属胁迫下的抗氧化酶活性研究
做了大量工作,有学者认为可以将超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)等抗氧化酶作为监测重金属污
染的生物指标[3鄄5]。 然而除了重金属以外,大量的其它化学污染物已被证实同样会引起抗氧化酶活性的变
化,因此生物体中抗氧化酶活性的影响因素很多。 事实上藻类在锌胁迫下不仅抗氧化酶活性发生变化,金属
硫蛋白及谷胱甘肽等物质也会受到影响[6鄄9]。 故本实验通过观察不同浓度锌胁迫下抗氧化酶系统中 SOD、
POD活性的变化以及金属硫蛋白的含量变化,以研究藻类在锌胁迫下的生物学响应。
1摇 材料与方法
1. 1摇 实验材料
小球藻藻种由集美大学水产学院提供,本实验室保种并扩大培养。 沙滤海水用电炉加热至微沸灭菌,冷
却至室温。 培养液由灭菌海水以及营养盐[NaHCO3, 1. 0 g / L; KNO3, 0. 5 g / L; MgSO4·7H20, 0. 5 g / L;
K2HPO4, 0. 02 g / L ; 0. 6 mg / L VB1和 2 滋g / L VB12]组成[10]。 藻种与培养液以体积分数 1颐1 的比例接种在
PGX多段光照培养箱中,温度为(25依1)益,光照度为 2500 lx (24h光照)。 培养 3 d至对数生长中期(A686nm =
0郾 7),将藻液分装到已杀菌的 250 mL三角瓶中,每瓶 200 mL藻液,加入 ZnCl2 溶液使 Zn2
+的浓度分别达到 0、
5、10、20、50、100 滋mol / L。 试验获得吸光度(A686nm)与细胞密度(籽)的关系为 籽 = (2E + 07) 伊 A + 889331
(R2 = 0. 9971) ,由此计算单位体积培养液的藻细胞个数。
1. 2摇 测定指标及方法
1. 2. 1摇 锌对小球藻生长的影响
小球藻生长至对数生长中期时,加入 ZnCl2 溶液使藻液中的 Zn2
+浓度分别达到 5、10、20、50、100 滋mol / L,
每个浓度平行 3 次,同时设置对照组。 每天定时人工摇瓶 3 次,并且随机调换锥形瓶的位置以尽可能使藻液
受光均匀。 分别在 12、24、48、72、96 和 120 h取样,在 686 nm下测其吸光度值,根据吸光度与生物量的关系曲
8117 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
http: / / www. ecologica. cn
线,得出不同时间小球藻的生物量。
1. 2. 2摇 SOD酶活性的测定
不同浓度 Zn2+胁迫培养 72 h后,取已知吸光度值的藻液 40 mL放入离心管(50 mL)中,4 000 r / min 离心
10 min后收集藻泥,加入 10 mL Tris鄄HCl (10 mmol / L,pH值 8. 0)混匀,在冰浴下超声波破碎 9 min, 经 10 000
r / min冷冻离心 20 min后收集上清液。 采用邻苯三酚自氧化法[11]根据 325 nm处吸光度的变化测定 SOD 酶
活性,一个 SOD酶活力单位 U定义为能引起反应初速度(指不加酶提取液时)抑制 50%时的酶用量,根据下
式计算不同浓度 Zn2+胁迫下小球藻 SOD活性:
SOD活性 = 自氧化速率 - 样液速率
自氧化速率
伊 100%
50%
伊 提取液总体积 伊 10
8
反应酶液体积 伊 藻细胞个数
SOD活性以每 108 个藻细胞所含酶单位来表示
1. 2. 3摇 POD酶活性的测定
藻泥中加入 7 mL 4 益下预冷的磷酸盐缓冲液(50 mmol / L,pH值 6. 5),经超声破碎,匀浆液冷冻离心 10
min后,收集的上清液即为粗酶液。 采用比色法测定过氧化物酶活性[12],酶活性单位定义为每分钟内在 A470
变化 0. 01 为一个过氧化物酶活力单位。
计算方法:
POD(U) = 驻A470 伊 提取液总体积 伊 10
8
藻细胞个数 伊 0. 01 伊 反应酶液体积
POD活性以每 108 个藻细胞所含酶单位来表示
1. 2. 4摇 细胞内锌含量的测定
小球藻培养 72 h后取 40 mL藻液,经离心(4 000 r / min,10 min),藻泥用 EDTA鄄 2Na(10 mmol / L)及超纯
水清洗 3 次。 向藻泥中加 3 mL浓硝酸并微波消解后定容至 10 mL,用电感耦合等离子体质谱(ICP鄄MS)测定
藻细胞内锌的含量。
图 1摇 锌胁迫对小球藻生长的影响
Fig. 1摇 Effects of Zn2+ stress on the growth of C. vulgaris
1. 2. 5摇 细胞内 Zn鄄MT鄄like的测定
藻泥中加入 10 mL Tris鄄HCl(10 mmol / L,pH值 8. 0),经超声波细胞破碎、冷冻离心后,上清液过 0. 45 滋m
水相滤膜,实验通过高效液相色谱鄄质谱联用测定 Zn鄄MT鄄like 的含量。 色谱柱为 TSk鄄gel 公司的 G3000PWxl
尺寸体积排阻色谱柱(7. 8 mm i. d伊300 mm, 6 滋m)(SEC),流动相为 10 mmol / L Tris鄄HCl (pH 8. 0),流速 1
mL / min,进样量 20 滋L,检测波长 254 nm。 操作过程中控制柱温箱为 25益。 样品经过 SEC 分离,经紫外光谱
检测后,通过 PTF管连接到 ICP鄄MS (7500a, 美国 Agilent公司)以检测样品的 Zn信号[13]。
1. 3摇 数据分析
采用 SPSS 17. 0 统计软件,在 P = 0. 05 的置信水平对 SOD、POD及藻细胞内锌含量进行单因素方差分析
(One鄄Way ANOVA)。
2摇 结果与分析
2. 1摇 Zn2+胁迫对小球藻生长的影响
不同浓度 Zn2+胁迫对小球藻生长的影响如图 1 所
示:当 Zn2+浓度为 5 滋mol / L 时,对小球藻生长抑制明
显,且 Zn2+浓度达到 10 滋mol / L 时,小球藻的生物量随
培养时间迅速下降。 同时由图 1 可见,Zn2+对小球藻的
抑制作用在胁迫 12 h 时已经十分显著,随着时间的延
长,抑制作用加强。
2. 2摇 Zn2+胁迫对小球藻 SOD、POD活性的影响
如图 2 所示,不同浓度 Zn2+胁迫下,小球藻 SOD 活
9117摇 22 期 摇 摇 摇 杨洪摇 等:锌胁迫对小球藻抗氧化酶和类金属硫蛋白的影响 摇
http: / / www. ecologica. cn
性变化较大。 当胁迫浓度大于 10 滋mol / L时 SOD活性显著提高(P<0. 05),Zn2+为 50 滋mol / L时,SOD活性达
到最大值,约为对照组的 2 倍,而当 Zn2+继续增加到 100 滋mol / L 时 SOD 活性反而下降。 相反,POD 活性随
Zn2+的升高而下降(P<0. 05),特别是当 Zn2+为 10 滋mol / L,POD 活性显著下降,约为对照组的 1 / 9,这一变化
规律与许晓路等[14]关于重金属影响藻类 POD的研究结果相似。
图 2摇 不同浓度锌胁迫下小球藻 SOD和 POD活性的变化
Fig. 2摇 Activities of SOD and POD in C. vulgaris exposed to Zn2+ at different concentrations
2. 3摇 不同浓度 Zn2+胁迫下小球藻细胞内锌含量
图 3摇 不同浓度 Zn2+胁迫下藻细胞内锌含量的变化
摇 Fig. 3摇 Contents of intracellular Zn in C. vulgaris exposed to Zn2+
at different concentrations
从图 3 中可以发现,所有 Zn2+胁迫组藻细胞内的锌
含量都比对照组有显著性增加(P<0. 05)。 但当胁迫浓
度达到 10 滋mol / L后,藻细胞内锌含量不随 Zn2+胁迫浓
度的增加而增加。 例如,Zn2+浓度为 5、10、20、50 和 100
滋mol / L 时,藻细胞内锌含量分别是对照组的 17. 1、
34郾 3、30. 0、33. 1 和 27. 0 倍。
2. 4摇 藻细胞内锌的结合形态
通过 SEC鄄ICP鄄MS 分析可知,Zn2+胁迫下小球藻细
胞内有两种锌结合形态(图 4A),而且第二个峰与兔肝
Zn-MTs的保留时间(图 4B)基本一致,基于以往的研
究报道[13],此结合形态为锌结合类金属硫蛋白 ( Zn鄄
MTs鄄like)。 此外,由图 5 可知,随着 Zn2+胁迫浓度的增
大,小球藻细胞内 Zn鄄MTs鄄like的含量也随之明显增加,
当 Zn2+胁迫浓度为 5 滋mol / L 时,Zn鄄MTs鄄like 为对照组
的 1. 3 倍,而胁迫浓度达到 100 滋mol / L时,其含量约为对照组的 3 倍。
3摇 讨论
目前关于 Zn2+胁迫对小球藻生长影响的研究结果有较大的差异。 例如,Muyssen 等[15]发现 1. 6 滋mol / L
Zn2+胁迫 72 h 就达到 EC50,梁英等[16]报道 0. 308 mmol / L Zn2
+胁迫 72 h 达到 EC50;而 Bilgrami[17]则报道 1. 5
mmol / L的 Zn2+对小球藻生长几乎没有影响。 这些差异迥然的研究结果可能是由于培养基质、光照强度、锌
源、初始生物量、藻细胞生理年龄等不同造成的[18鄄21]。 本实验发现小球藻在 5 滋mol / L 锌胁迫 12 h 就有显著
性抑制,此结果与吴海锁等[22]报道一致,都说明了藻细胞对锌敏感。
植物体内存在着一套负责清除活性氧的抗氧化防御系统[23],在逆境条件下,植物就会启动自身的防御机
制,通过清除自由基,抵抗氧化损伤,以维持体内环境的相对稳定。 SOD 可通过歧化反应消除 O-·2 ,是生物体
0217 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
http: / / www. ecologica. cn
图 4摇 20 滋mol / L锌胁迫下小球藻的锌结合形态(A)和标准品兔肝金属硫蛋白(B)的 SEC鄄ICP鄄MS图谱
Fig. 4摇 Zn鄄bound species in C. vulgaris exposed to 20 滋mol / L of Zn2+(A) and the standard Zn鄄MT鄄like(B) and standard Zn鄄MTs from
rabbit liver measured with SEC鄄ICP鄄MS
摇 图 5摇 不同浓度 Zn2+胁迫下小球藻细胞内类金属硫蛋白含量的
变化
Fig. 5摇 Contents of Zn鄄MTs鄄like proteins in C. vulgaris exposed to
Zn2+at different concentrations
防护机制的中心酶,SOD活性的增加代表 O-·2 的产生速
率增加[24鄄25]。 因此,几乎所有的胁迫都可诱导 SOD 活
性增加。 本实验中当 Zn2+浓度达到 10 滋mol / L 时藻细
胞 SOD活性显著增加,SOD 活性增加不仅与藻细胞受
到的逆境有关,可能还因为锌是 SOD 的重要组成部
分[26]。 相反,随着 Zn2+浓度的增加,小球藻细胞内的
POD活性逐渐下降,这说明 Zn2+会抑制 POD 活性[27]。
在锌胁迫下 POD活性变化比 SOD 更快,这可能意味着
POD对锌胁迫更敏感[28]。
图 3 的结果表明,锌胁迫下小球藻细胞内锌含量可
显著增加,但不会随着 Zn2+浓度的增大而一直累积,可
见藻细胞对 Zn2+的吸收达到一定程度后细胞内金属含
量将达到平衡状态[29]。 当 Zn2+胁迫浓度为 100 滋mol / L
时藻细胞内锌含量反而下降,且 SOD活性也下降,这可
能是由于锌浓度过高造成藻细胞损伤,生理活性下降的
缘故。 在多种高等植物中类金属硫蛋白诱导量会随着重金属胁迫浓度的增大而增加[30],而本实验发现小球
藻中锌结合类金属硫蛋白的诱导量也随着 Zn2+胁迫浓度的增大而增加,其诱导量与锌胁迫浓度呈良好的对数
增长关系( y = 470. 21ln(x) + 271. 45, R2 = 0. 9898)。
通过对比不同浓度 Zn2+胁迫下藻细胞内总锌含量与 Zn鄄MTs鄄like 含量的变化,发现当锌胁迫浓度大于 10
滋mol / L时藻细胞内锌含量不再增加,而 Zn鄄MTs鄄like 随着锌胁迫浓度的增大而增加,这可能是因为在不同浓
度锌胁迫下,小球藻对 Zn2+的解毒机制不同。 在较高浓度下,大量的 Zn2+快速进入到细胞内,随后一部分的锌
被排出胞外;而在较低浓度下,Zn2+进入藻细胞后在胞内累积,通过不同浓度锌胁迫小球藻 72 h后细胞内总锌
含量相近的结果可以说明这一点。 而 Zn鄄MTs鄄like的合成不仅与藻细胞内游离 Zn2+的含量有关,且与细胞内
Zn2+的累积时间有关,随时间的延长而增加。 因此,当锌胁迫浓度大于 10 滋mol / L 时藻细胞内锌含量不再增
加,而 Zn鄄MTs鄄like含量却不断增大。
综上所述,当小球藻受到环境中 Zn2+胁迫时会通过 SOD、POD 活性变化和诱导 Zn鄄MTs鄄like 来适应和调
控,但由于水体污染物复杂,SOD、POD活性与 Zn2+胁迫浓度并未显现线性量化关系,而 Zn鄄MTs鄄like 诱导量则
随 Zn2+胁迫浓度的增加而增大,且保持了良好的对数关系,表明其含量可作为 Zn污染的生物学响应指标。
1217摇 22 期 摇 摇 摇 杨洪摇 等:锌胁迫对小球藻抗氧化酶和类金属硫蛋白的影响 摇
http: / / www. ecologica. cn
References:
[ 1 ]摇 Vallee B L, Falchuk K H. The biochemical basis of zinc physiology. Physiological Reviews, 1993, 73(1): 79鄄118.
[ 2 ] 摇 Price N M, Morel F M M. Trace metal nutrition and toxicity in phytoplankton. Algae and Water Pollution, 1994, 42(42): 79鄄97.
[ 3 ] 摇 Yan H, Wang X J, Lin Y X, Wen G. Toxic effects of Cu, Zn and Mn on the inhibition of Chlorella pyrenoidos佗s Growth. Environment Science,
2001, 22(1): 23鄄26.
[ 4 ] 摇 Wang L P, Zheng B H, Meng W. Toxicity effects of heavy metal copper on two marine microalgae. Marine Environment Science, 2007, 26(1):
6鄄9.
[ 5 ] 摇 Chen L L, Zhang G S, Chen J, Ren Z M. Exposure effects of mercury selenium on antioxidant enzymes of blue mussel Mytilus edulis. Asian Journal
of Ecotoxicology, 2011, 6(4): 383鄄388.
[ 6 ] 摇 Bac^kor M, Skowro俳ska B P, Bun忆 ov佗 J, Skowro俳ski T. Response to copper and cadmium stress in wild鄄type and copper tolerant strains of the lichen
alga Trebouxia erici: metal accumulation, toxicity and non鄄protein thiols. Plant Growth Regulation, 2007, 52(1): 17鄄27.
[ 7 ] 摇 Kranner I, Cram W J, Zorn M, Wornik S, Yoshimura I, Stabentheiner E, Pfeifhofer H W. Antioxidants and photoprotection in a lichen as
compares with its isolated symbiotic partners. National Academy Sciences, 2005, 102(8): 3141鄄3146.
[ 8 ] 摇 Schat H, Kalff M M A. Are phytochelatins involved in differential metal tolerance or do they merely reflect metal鄄imposed strain? Plant Physiology,
1992, 99(4): 1475鄄1480.
[ 9 ] 摇 Tsuji N, Hirayanagi N, Iwabe O, Namba T, Tagawa M, Miyamoto S, Miyasaka H, Takagi M, Hirata K, Miyamoto K. Regulation of phytochelatin
synthesis by znic and cadmium in marine green alga, Dunaliella tetriolecta. Photochemistry, 2003, 62(3): 453鄄459.
[10] 摇 Li L P, Liang Y, Huang Z Y, Xu T L. Extraction and separation of Zn鄄MT鄄like induced from C. vulgaris under the stress of ZnCl2 . Food and
Fermentation Industries, 2009, 35(6): 188鄄192.
[11] 摇 Zhao Y B, Liu M, Yu Z Y. Determination of superoxide dismutase activity in blood by method of pyrograllol autoxidation. Chinese Journal of Health
Laboratory Technology, 2001, 11(4): 387鄄388.
[12] 摇 Zhang Z L, Qu W. Experimental Guidance of Plant Physiology. Beijing: Higher Education Press, 2003: 154鄄155.
[13] 摇 Huang Z Y, Li L P, Huang G L, Yan Q P, Shi B, Xu X Q. Growth鄄inhibitory and metal鄄binding proteins in Chlorella vulgaris exposed to cadmium
or zinc. Aquatic Toxicology, 2009, 91(1): 54鄄61.
[14] 摇 Xu X L, Cai Z B, Li Y X, Xu D M. Scenedemus rare earth Sm on the physiological and biochemical effects and mechanism of inquiry. Jiangxi
Science, 2010, 28(3): 344鄄348, 375鄄375.
[15] 摇 Muyssen B T A, Janssen C R. Znic acclimation and its effect on the znic tolerance of Raphidocelis subcapitata and Chlorella vulgaris in laboratory
experiments. Chemosphere, 2001, 45(4 / 5): 507鄄514.
[16] 摇 Liang Y, Wang S. Current status and prospect of studies on microalgae stress by heavy metals. Transaction of Oceanology and Limnology, 2009, 14
(4): 72鄄82.
[17] 摇 Bilgrami K S, Kumar S. Effects of copper, lead and znic on phytoplankton growth. Biologia Plantarum, 1997, 39(2): 315鄄317.
[18] 摇 Liu Q, Zhang X F, Li T W, Su X R. Effects of light on growth rate, chlorophyll level and cell cycle in four alga species. Journal of Dalian Fisheries
University, 2006, 21(1): 24鄄30.
[19] 摇 L佼pez鄄Su佗rez C E, Castro鄄Romero J M, Gonz佗lez鄄Rodr侏guez M V, Gonz佗lez鄄Soto E, P佴rez鄄Lglesias J, Seco鄄Lago H M, Fern佗ndez鄄Sol侏s J M. Study
of the parameters affecting the binding of metals in solution by Chlorella vulgaris. Talanta, 2000, 50(6): 1313鄄1318.
[20] 摇 Takamura N, Kasai F, Watanabe M M. Effects of Cu, Cd and Zn on photosynthesis of freshwater benthic algae. Journal of Applied Phycology,
1989, 1(1): 39鄄52.
[21] 摇 Cai J L, Huang Y, Li X. Cytological mechanisms of pollutants adsorption by biosorbent. Chinese Journal of Ecology, 2008, 27(6): 1005鄄1011.
[22] 摇 Wu H S, Zhang H L, Zhang A Q, Wang L S, Wang L J. Biosorption of heavy metals by Chlorella. Environment Chemistry, 2004, 23 (2):
173鄄177.
[23] 摇 Yin Y J, Hu J B, Deng M J. Latest development of antioxidant system and response to stress in plant leaves. Chinese Agricultural Science Bulletin,
2007, 23(1): 105鄄110.
[24] 摇 McCord J M, Fridovich I. Superoxide dismutase: an enzymic function for erythrocuprein. The Journal of Biological Chemistry, 1969, 244(22):
6049鄄6055.
[25] 摇 Yu J, Tang X X, Zhang P Y, Dong S L. Effects of CO2 enrichment on growth, photosynthesis and activities of antioxidant enzymes of two marine
micro鄄green鄄algae. Acta Ecologica Sinica, 2005, 25(2): 197鄄202.
[26] 摇 Tian D, Zhao W, Wang Y, Xiang P. Effects of Cd stress on growth and antioxidative system in two marine microalgae. Journal of Dalian Ocean
2217 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
http: / / www. ecologica. cn
University, 2010, 25(5): 417鄄421.
[27] 摇 Ding H D, Zhu W M, Yang S J, Yang X F. Dynamic changes in antioxidative systems in roots of tomato seedling under Znic stress and recovery.
Chinese Journal of Applied and Environment Biology, 2005, 11(5): 531鄄535.
[28] 摇 Mo C K, Zhou X Q. The physiological and ecological responses of the seed germination and resistant difference of Zea mays L. under chromic stress.
Agriculture and Technology, 2007, 27(5): 39鄄44.
[29] 摇 Liang J R, Tang C T, Chen C P, Gao Y H. The toxic effects of Znic on a Benthic Biatom Cylindrotheca closterium. Journal of Xiamen University:
Natural Science, 2006, 45(S1): 225鄄229.
[30] 摇 Wu H F, Gong C F, Liu P, Wang Z Y, Chen J L. Phytochelatins and metallothionein like proteins in Solanum nigrum L. and Conyza Canadensis
L. roots and leaves under Mn stress. Acta Scientiae Circumstantiae, 2010, 30(10): 2058鄄2064.
参考文献:
[ 3 ]摇 阎海, 王杏君, 林毅雄, 温官.铜、锌和锰抑制蛋白核小球藻生长的毒性效应.环境科学, 2001, 22(1): 23鄄26.
[ 4 ] 摇 王丽平, 郑丙辉, 孟伟.重金属 Cu对两种海洋微藻的毒性效应.海洋环境科学, 2007, 26(1): 6鄄9.
[ 5 ] 摇 陈琳琳, 张高生, 陈静, 任宗明.汞、硒暴露对紫贻贝 (Mytilus edulis) 抗氧化酶系统的影响.生态毒理学报, 2011, 6(4): 383鄄388.
[10] 摇 李连平, 梁英, 黄志勇, 徐同玲.小球藻锌结合类金属硫蛋白的提取和分离.食品与发酵工业, 2009, 35(6): 188鄄192.
[11] 摇 赵云斌, 刘敏, 余忠谊.邻苯三酚自氧化法测定血中超氧化物歧化酶的活性.中国卫生检验杂志, 2001, 11(4): 387鄄388.
[12] 摇 张志良, 瞿伟.植物生理学实验指导.北京: 高等教育出版社, 2003: 154鄄155.
[14] 摇 许晓路, 蔡振宾, 李月香, 徐冬梅.稀土钐对若干淡水藻类的毒性作用研究.江西科学, 2010, 28(3): 344鄄348, 375鄄375.
[16] 摇 梁英, 王帅.重金属对微藻胁迫的研究现状及前景.海洋湖沼通报, 2009, (4): 72鄄82.
[18] 摇 刘青, 张晓芳, 李太武, 苏秀榕.光照对 4 种单胞藻生长速率、叶绿素含量及细胞周期的影响.大连水产学院学报, 2006, 21(1): 24鄄30.
[21] 摇 蔡佳亮, 黄艺, 礼晓.生物吸附剂对污染物吸附的细胞学机理.生态学杂志, 2008, 27(6): 1005鄄1011.
[22] 摇 吴海锁, 张洪玲, 张爱茜, 王连生, 王连军.小球藻吸附重金属离子的试验研究.环境化学, 2004, 23(2): 173鄄177.
[23] 摇 尹永强, 胡建斌, 邓明军.植物叶片抗氧化系统及其对逆境胁迫的响应研究进展.中国农学通报, 2007, 23(1): 105鄄105.
[25] 摇 于娟, 唐学玺, 张培玉, 董双林. CO2 加富对两种海洋微绿藻的生长、光合作用和抗氧化酶活性的影响. 生态学报, 2005, 25 (2):
197鄄202.
[26] 摇 田丹, 赵文, 王媛, 向蓓.镉胁迫对两种海洋微藻生长和抗氧化系统的影响.大连水产学院学报, 2010, 25(5): 417鄄421.
[27] 摇 丁海东, 朱为民, 杨少军, 杨晓峰. Zn2+胁迫及恢复下番茄幼苗根系中抗氧化系统的动态变化. 应用与环境生物学报, 2005, 11(5):
531鄄535.
[28] 摇 莫灿坤, 周希琴.紫香糯、白糯玉米对铬胁迫的生理生态反应与抗性差异研究.农业与技术, 2007, 27(5): 39鄄44.
[29] 摇 梁君荣, 唐川宁, 陈长平, 高亚辉.底栖硅藻新月筒柱藻对锌胁迫的生理学效应.厦门大学学报: 自然科学版, 2006, 45(Z1): 225鄄229.
[30] 摇 吴惠芳, 龚春风, 刘鹏, 王志颖, 陈佳丽.锰胁迫下龙葵和小飞蓬根叶中植物螯合肽和类金属硫蛋白的变化. 环境科学学报, 2010, 30
(10): 2058鄄2064.
3217摇 22 期 摇 摇 摇 杨洪摇 等:锌胁迫对小球藻抗氧化酶和类金属硫蛋白的影响 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 22 November,2012(Semimonthly)
CONTENTS
The combined effects of elevated CO2 and elevated temperature on proliferation of cyanophage PP
NIU Xiaoying,CHENG Kai,RONG Qianqian,et al (6917)
……………………………………
…………………………………………………………………………
Precipitation pattern of desert steppe in Inner Mongolia, Sunite Left Banner: 1956—2009 CHEN Jun, WANG Yuhui (6925)………
Emergy and economic evaluations of two sewage treatment systems LI Min, ZHANG Xiaohong, LI Yuanwei, et al (6936)…………
Individual spatial pattern and spatial association of Stipa krylovii population in Alpine Degraded Grassland
ZHAO Chengzhang, REN Heng (6946)
……………………………
……………………………………………………………………………………………
Litter characteristics of nutrient and stoichiometry for Phyllostachys praecox over soil鄄surface mulching
LIU Yadi, FAN Shaohui, CAI Chunju, et al (6955)
………………………………
………………………………………………………………………………
Characteristics of leaf element concentrations of twelve nutrients in Acacia confusa and Leucaena glauca in secondary forests of
acid rain region in Fuzhou HAO Xinghua, HONG Wei, WU Chengzhen,et al (6964)……………………………………………
Relationships between main insect pests and their predatory natural enemies in “Yuhualu冶 juicy peach orchard
KE Lei, SHI Xiaoli, ZOU Yunding, et al (6972)
………………………
…………………………………………………………………………………
Simulating 10鄄hour time鄄lag fuel moisture in Daxinganling HU Tianyu, ZHOU Guangsheng,JIA Bingrui (6984)………………………
Soil nutrient characteristics under different vegetations in the windy and sandy region of northern Shaanxi
LI Wenbin, LI Xinping (6991)
……………………………
………………………………………………………………………………………………………
Partitioning of autotrophic and heterotrophic soil respiration in southern type poplar plantations
TANG Luozhong, GE Xiaomin, WU Lin, et al (7000)
………………………………………
……………………………………………………………………………
Soil water and salinity in response to water deliveries and the relationship with plant growth at the lower reaches of Heihe River,
Northwestern China YU Tengfei, FENG Qi, LIU Wei,et al (7009)………………………………………………………………
Effect of stem diameter at breast height on skewness of sap flow pattern and time lag
MEI Tingting, ZHAO Ping, NI Guangyan, et al (7018)
…………………………………………………
……………………………………………………………………………
Invasion of exotic Ageratina adenophora Sprengel. alters soil physical and chemical characteristics and arbuscular mycorrhizal
fungus community YU Wenqing, LIU Wanxue, GUI Furong, et al (7027)………………………………………………………
Models and methods for information extraction of complex ground objects based on LandSat TM images of Hainan Island, China
WANG Shudong, ZHANG Lifu, CHEN Xiaoping, et al (7036)
……
……………………………………………………………………
Effects of snow pack removal on soil hydrolase enzyme activities in an alpine Abies faxoniana forest of western Sichuan
YANG Yulian, WU Fuzhong, YANG Wanqin, et al (7045)
………………
………………………………………………………………………
Effects of different soil water treatments on photosynthetic characteristics and grain yield in rice
WANG Weixiao, LIU Xiaojun, TIAN Yongchao, et al (7053)
………………………………………
……………………………………………………………………
Growth characteristics, lignin degradation enzyme and genetic diversity of Fomes fomentarius by SRAP marker among populations
CAO Yu, XU Ye, WANG Qiuyu (7061)
…
……………………………………………………………………………………………
Effects of the invasion by Solidago canadensis L. on the community structure of soil animals
CHEN Wen, LI Tao, ZHENG Rongquan, et al (7072)
…………………………………………
……………………………………………………………………………
Effects of intercropping on quality and yield of maize grain, microorganism quantity, and enzyme activities in soils
ZHANG Xiangqian,HUANG Guoqin, BIAN Xinmin, et al (7082)
…………………
…………………………………………………………………
Influence of mycorrhizal inoculation on competition between plant species and inorganic phosphate forms
ZHANG Yuting, ZHU Min, XIAN Yanxiangwa, et al (7091)
……………………………
………………………………………………………………………
The stable nitrogen isotope of size鄄fractioned plankton and its relationship with biomass during winter in Daya Bay
KE Zhixin, HUNG Liangmin, XU Jun, et al (7102)
…………………
………………………………………………………………………………
Dynamics of toxic and non鄄toxic Microcystis spp. during bloom in the large shallow hypereutrophic Lake Taihu
LI Daming, YE Linlin,YU Yang, et al (7109)
………………………
……………………………………………………………………………………
Activities of antioxidant enzymes and Zn鄄MT鄄like proteins induced in Chlorella vulgaris exposed to Zn2+
YANG Hong, HUANG Zhiyong (7117)
………………………………
………………………………………………………………………………………………
Ecological footprint in fujian based on calculation methodology for the national footprint accounts
QIU Shoufeng, ZHU Yuan (7124)
……………………………………
…………………………………………………………………………………………………
The comparison of CO2 emission accounting methods for energy use and mitigation strategy: a case study of China
YANG Xiai, CUI Shenghui, LIN Jianyi,et al (7135)
…………………
………………………………………………………………………………
Ecological damage assessment of jiaozhou bay reclamation based on habitat equivalency analysis LI Jingmei, LIU Tieying (7146)…
The value assessment of county鄄level ecological assets: a case in Fengning County, Hebei Province
WANG Hongyan,GAO Zhihai,LI Zengyuan,et al (7156)
…………………………………
……………………………………………………………………………
Review and Monograph
Molecular basis for enhancement of plant drought tolerance by arbuscular mycorrhizal symbiosis: a mini鄄review
LI Tao, DU Juan, HAO Zhipeng, et al (7169)
………………………
……………………………………………………………………………………
A review of carbon cycling and sequestration in urban soils LUO Shanghua, MAO Qizheng, MA Keming, et al (7177)……………
overview on methods of deriving fraction of absorbed photosynthetically active radiation (FPAR) using remote sensing
DONG Taifeng, MENG Jihua, WU Bingfang (7190)
………………
………………………………………………………………………………
Research progress on influencing of light attenuation and the associated environmental factors on the growth of submersed aquatic
vegetation WU Mingli, LI Xuyong (7202)…………………………………………………………………………………………
The framework of stoichiometry homeostasis in zooplankton elemental composition SU Qiang (7213)…………………………………
Scientific Note
Abundance and biomass of planktonic ciliates in the sea area around Zhangzi Island, Northern Yellow Sea in July and August
2010 YU Ying, ZHANG Wuchang, ZHANG Guangtao, et al (7220)……………………………………………………………
Research of wildlife resources sustainable development based on entropy method in China
YANG Xitao,ZHOU Xuehong,ZHANG Wei (7230)
……………………………………………
…………………………………………………………………………………
Influence of residue composition and addition frequencies on carbon mineralization and microbial biomass in the soils of agroforestry
systems WANG Yikun,FANG Shengzuo,TIAN Ye,et al (7239)……………………………………………………………………
Seasonal changes in microbial diversity in different cells of a wetland system constructed for municipal sewage treatment
CHEN Yonghua, WU Xiaofu, ZHANG Zhenni,et al (7247)
……………
………………………………………………………………………
《生态学报》2013 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的生态学专业性高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研
究原始创新性科研成果,特别欢迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、
新方法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,300 页,国内定价 90 元 /册,全年定价 2160 元。
国内邮发代号:82鄄7,国外邮发代号:M670
标准刊号:ISSN 1000鄄0933摇 摇 CN 11鄄2031 / Q
全国各地邮局均可订阅,也可直接与编辑部联系购买。 欢迎广大科技工作者、科研单位、高等院校、图书
馆等订阅。
通讯地址: 100085 北京海淀区双清路 18 号摇 电摇 摇 话: (010)62941099; 62843362
E鄄mail: shengtaixuebao@ rcees. ac. cn摇 网摇 摇 址: www. ecologica. cn
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
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 32 卷摇 第 22 期摇 (2012 年 11 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 32摇 No郾 22 (November, 2012)
编摇 摇 辑摇 《生态学报》编辑部
地址:北京海淀区双清路 18 号
邮政编码:100085
电话:(010)62941099
www. ecologica. cn
shengtaixuebao@ rcees. ac. cn
主摇 摇 编摇 冯宗炜
主摇 摇 管摇 中国科学技术协会
主摇 摇 办摇 中国生态学学会
中国科学院生态环境研究中心
地址:北京海淀区双清路 18 号
邮政编码:100085
出摇 摇 版摇
摇 摇 摇 摇 摇 地址:北京东黄城根北街 16 号
邮政编码:1R00717
印摇 摇 刷摇 北京北林印刷厂
发 行摇
地址:东黄城根北街 16 号
邮政编码:100717
电话:(010)64034563
E鄄mail:journal@ cspg. net
订摇 摇 购摇 全国各地邮局
国外发行摇 中国国际图书贸易总公司
地址:北京 399 信箱
邮政编码:100044
广告经营
许 可 证摇 京海工商广字第 8013 号
Edited by摇 Editorial board of
ACTA ECOLOGICA SINICA
Add:18,Shuangqing Street,Haidian,Beijing 100085,China
Tel:(010)62941099
www. ecologica. cn
Shengtaixuebao@ rcees. ac. cn
Editor鄄in鄄chief摇 FENG Zong鄄Wei
Supervised by摇 China Association for Science and Technology
Sponsored by摇 Ecological Society of China
Research Center for Eco鄄environmental Sciences, CAS
Add:18,Shuangqing Street,Haidian,Beijing 100085,China
Published by摇 Science Press
Add:16 Donghuangchenggen North Street,
Beijing摇 100717,China
Printed by摇 Beijing Bei Lin Printing House,
Beijing 100083,China
Distributed by摇 Science Press
Add:16 Donghuangchenggen North
Street,Beijing 100717,China
Tel:(010)64034563
E鄄mail:journal@ cspg. net
Domestic 摇 摇 All Local Post Offices in China
Foreign 摇 摇 China International Book Trading
Corporation
Add:P. O. Box 399 Beijing 100044,China
摇 ISSN 1000鄄0933
CN 11鄄2031 / Q
国内外公开发行 国内邮发代号 82鄄7 国外发行代号 M670 定价 70郾 00 元摇