全 文 ：1, 4 -二氯苯对蛋白核小球藻的毒性效应
石 瑛1, 2 , 杜青平1, 3 , 谢树莲1*
1.山西大学 生命科学与技术学院, 山西 太原 030006
2.太原师范学院 生物系, 山西 太原 030001
3.广东工业大学 环境科学与工程学院 ,广东 广州 510006
摘要: 研究不同质量浓度的 1, 4 - 二氯苯( 1, 4 - DCB)对蛋白核小球藻( Chlorella pyrenoidosa )的生长状况、蛋白质含量、叶绿素
含量、超氧化物歧化酶活性( SOD酶活性)和脂质过氧化丙二醛 ( MDA)含量的影响, 检测 1, 4 - DCB 对海洋微藻的毒性效应及
其毒性机理.结果表明: 1, 4 - DCB对蛋白核小球藻的生长有一定的抑制作用,该效应表现出一定的浓度和时间依赖性; 1, 4 -
DCB 处理4 d 后,蛋白核小球藻细胞蛋白质含量和叶绿素含量下降, SOD酶活性降低, MDA含量升高, 这表明1, 4 - DCB通过产
生活性氧自由基引起脂质及其他生物大分子的氧化损伤可能是 1, 4 - DCB 对蛋白核小球藻产生毒害效应的主要机制, 受有机
物污染后藻类作为饵料的价值降低.
关键词: 1, 4 -二氯苯; 蛋白核小球藻( Chlorella pyrenoidosa) ; 毒性效应
中图分类号: X503. 225 文献标识码: A 文章编号: 1001 - 6929( 2007) 03 - 0133 - 04
The Toxic Effects of 1, 4-Dichlorobenzene on Chlorella pyrenoidosa
SHI Ying
1, 2
, DU Qing-ping
1, 3
, XIE Shu-lian
1
1. College of Life Science and Technology, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
2. Department of Biology , Taiyuan Normal University, Taiyuan 030001, China
3. Faculty of Environmental Science and Engineering, Guangdong University of Technology , Guangzhou 510006, China
Abstract: Toxic effects of 1, 4-dichlorobenzene ( 1, 4-DCB ) on Chlorella pyrenoidosa were studied through the changes of growth, the protein
contents, and the chlorophylla contents of algae. And the toxic mechanisms of Chlorella pyrenoidosa were analyzed by the activities of SOD
enzymes and the MDA contents of algae. The results showed that the growth of algae was inhibited by the 1, 4-DCB in treated time-response
and dose-response manners. The protein contents, the chlorophy lla contents, especially the contents of the chlorophylla a, were decreased in
Chlorella pyrenoidosa cells treated by 1, 4-DCB for 4 d. The activities of SOD were decreased and the contents of MDA increased in dose-
response manners. The results suggested that primary mechanism of 1, 4-DCB on Chlorella pyrenoidosa cells may be related to the oxidation
damageof lipid and other biological large molecules caused by 1, 4-DCB. The pollution of 1, 4-DCB decreased the values of Chlorella
pyrenoidosa as the food of organisms.
Key words: 1, 4-dichlorobenzene; Chlorella pyrenoidosa; toxic effects
收稿日期: 2006- 10- 08
基金项目: 国家/ 9850工程二期项目 ( 32000-3253282) ;国家自然科学
基金资助项目( 30270119, 30470118)
作者简介: 石瑛 ( 1974 - ) ,女,山西太谷人,博士研究生.
* 责任作者
1, 4 -二氯苯( 1, 4 - DCB )是一种氯代芳香烃类
化合物,主要用作防蛀剂和除臭剂等的生产原料和
中间体 [1) 2 ] . 1987 年国际癌症研究机构将 1, 4 - 二
氯苯确定为可能的人类致癌物,因此许多国家禁止
使用或者限制使用二氯苯产品.近年来随着我国经
济的飞速发展, 环境中的 1, 4 - DCB 污染逐渐加
重 [3] .研究表明, 1, 4 - DCB 对皮肤具有一定的刺激
作用,长时间接触高浓度 1, 4 - DCB 对肝、肾有毒害
作用,也可能损害甲状腺 [4] ,同时 1, 4 - DCB具有潜
在的/三致0作用 [5 ] . 但有关 1, 4 - DCB 在水生环境
的毒性特征的研究还很有限. 而藻类作为水生态系
统的初级生产者, 对生态系统的平衡和稳定起着重
要作用.环境中的污染物能显著影响藻类的分布 [6 ] ,
藻类测试也是水生态毒理学研究中不可缺少的方
法 [7 ] .蛋白核小球藻( Chlorella pyrenoidosa) 是目前对
虾和一些贝类等经济动物生产中最常用的天然优质
饵料.在育苗的生产实践中, 水体消毒或防治病害等
都会用到农药和其他添加剂, 而 1, 4 - DCB 是其中
的一种主要有机污染物. 笔者研究了不同质量浓度

第 20 卷 第 3期
环 境 科 学 研 究
Research of Environmental Sciences

Vol. 20, No. 3, 2007
DOI：10.13198/j.res.2007.03.135.shiy.023
1, 4 - DCB对蛋白核小球藻的生长、蛋白质含量、叶
绿素含量、超氧化物歧化酶活性( SOD酶活性)和脂
质过氧化丙二醛(MDA)含量的影响, 探讨 1, 4 - DCB
对藻类的致毒方式和机理, 对有机物污染藻类作为
生物饵料的价值进行评价.
1 材料和方法
1. 1 材料
试验藻种蛋白核小球藻( Chlorella pyrenoidosa )
由暨南大学生物饵料保种室提供.经实验室驯化培
养后,取指数生长期的健康藻种.
1. 2 方法
1. 2. 1 藻种培养与药物处理
将蛋白核小球藻藻种接种到水生 4号培养基 [8]
中,用 4 层无菌纱布封口. 温度 ( 25 ? 2) e , 光强
2 500~ 3 000 Lx, 光暗比为 12 hB12 h,静置培养,每
天定时摇动 5次.预培养 3代,镜检细胞正常, 进入
对数生长期时进行试验. 分别用质量浓度为 0, 1, 5,
10, 15和 20 mgPL的 1, 4 - DCB 处理藻细胞, 初始藻
种的平均密度为4. 5 @ 105 L -1左右. 每天更换培养
液,用内膜为聚四氟乙烯的过滤膜浓缩藻液, 每次更
换总培养液的 1P4为新配置溶液, 并通过气相色谱
仪检测 1, 4 - DCB 质量浓度, 保持培养液中 1, 4 -
DCB的质量浓度不变.
1. 2. 2 细胞密度测定与相对抑制率
每日下午 4: 00定时取样. 用 Lugol碘液固定样
品,细胞计数板计数.根据藻密度计算 1, 4 - DCB的
相对抑制率.相对抑制率= ( 1 - NPN 0 ) @ 100% ,其
中 N 为试验组的藻密度; N0 为对照组的藻密度.用
概率法求出半数效应浓度值( 96 h EC50 ) .
1. 2. 3 蛋白质含量的测定
将用 1, 4 - DCB处理 4 d的藻细胞离心得到藻
体,低温冷冻干燥至恒重,采用考马斯亮蓝法测定蛋
白质含量,以牛血清白蛋白作标准曲线 [9 ] .
1. 2. 4 叶绿素含量的测定
取培养 4 d 的藻样, 离心浓缩, 在离心前加入
012 mL 2 molPL MgCO3 悬浮液, 把样品移入组织研
磨器, 用 3 mL 90% (体积分数)丙酮水溶液覆盖浸
泡. 把样品移入有螺帽的离心管, 用 2 mL 85%丙酮
水溶液洗研磨器, 并把洗液倒入离心管中, 用 85%
丙酮水溶液调节体积到8 mL.盖紧离心管,于500 @ g
下离心 20 min,把澄清的上清液倾入一支清洁的,标
定过的 15 mL有螺帽的离心管, 并测定上清液的总
体积. 在波长 663, 645, 630和 750 nm 处测定上清液
的吸光度值, 并参照文献 [10]计算叶绿素含量.
1. 2. 5 SOD酶活性和 MDA含量的测定
将藻液放入离心管中, 4 000 rPmin 离心 10 min,
弃上清液,藻体中加入 5 mL 预冷的 0. 05 molPL pH
为7. 6 的磷酸缓冲液, 0~ 4 e 下研磨, 匀浆液在
4 000 rPmin 下离心 5 min, 上清液即为粗酶液. 采用
氮蓝四唑光化学还原反应法测定 SOD酶活性. 硫代
巴比妥酸( TBA)法测定MDA含量 [11] .
1. 3 试验数据的统计与分析
试验重复 3次, 每次每组 3个重复样品,对所得
数据采用 (€x ? s )表达, 用 SPSS1010 软件进行 t 检
验,检测不同浓度处理组与阴性对照组间的差异显
著性.
2 结果
2. 1 1, 4 - DCB对蛋白核小球藻生长的影响
不同质量浓度 1, 4 - DCB(以 Q( 1, 4 -DCB) 表
示)处理后,蛋白核小球藻的生长曲线见图 1.由图 1
可见,随着 1, 4 - DCB处理时间的延长, 不同质量浓
度 1, 4 - DCB处理后藻细胞生长变化趋势不同. 低
质量浓度( 1 mgPL)处理后,细胞生长速度在3 d内高
于对照组,在 3 d后细胞生长速度减慢.表明低质量
浓度的 1, 4 - DCB对藻细胞生长表现出短暂的/兴
奋效应0.高质量浓度组( \5 mgPL)中, 细胞的生长
从第 2天就受到较强的抑制, 尤其是 20 mgPL组, 藻
细胞的生长速度缓慢,甚至随着处理时间延长, 细胞
的死亡速度大于生长速度, 细胞数量开始减少. 这
种抑制作用呈现一定的时间 -效应和剂量 -效应的
关系. 用概率单位法计算 1, 4 - DCB对蛋白核小球
藻生长的 96 h EC50为8. 51 mgPL.
Q( 1, 4 - DCB)P(mg#L - 1) : 1 ) 0; 2 ) 1; 3 ) 5; 4 ) 10; 5 ) 15; 6) 20
图 1 1, 4 - DCB对蛋白核小球藻生长的影响
Fig. 1 Effects of 1, 4-DCB on the growth of
Chlorella pyrenoidosa
2. 2 1, 4 -DCB对蛋白核小球藻生长的相对抑制率
的影响
不同质量浓度 1, 4 - DCB处理蛋白核小球藻 4
134 环 境 科 学 研 究 第 20卷
d 后,藻细胞生长的相对抑制率见图 2.由图 2可见,
1和 5 mgPL的 1, 4 - DCB处理后,藻细胞生长的相对
抑制率分别在 72 和 24 h 内表现为负值, 随着处理
时间的延长,细胞的生长受到抑制,相对抑制率逐渐
增大.在Q( 1, 4 - DCB)大于 5 mgPL时, 随着处理时间
的延长,细胞生长的相对抑制率基本呈逐渐增大的
趋势.表现出时间- 效应和剂量- 效应关系.
处理时间Ph: 1) 24; 2 ) 48; 3 ) 72; 4 ) 96
图 2 1, 4 - DCB对蛋白核小球藻生长
相对抑制率的影响
Fig. 2 The inhibition rate of 1, 4 - DCB on the growth
of Chlorella pyrenoidosa
2. 3 1, 4 - DCB 对蛋白核小球藻中蛋白质含量的
影响
分离 1, 4 - DCB处理4 d的蛋白核小球藻细胞,
测定藻体中的蛋白质含量, 结果见图 3. 由图 3可
见, 1, 4 - DCB处理后蛋白核小球藻细胞中的蛋白质
含量逐渐下降, 且随着 1, 4 - DCB 质量浓度的升高,
蛋白质含量变化呈现浓度 - 效应关系. 用 15 和 20
mgPL 1, 4 - DCB 处理后, 藻细胞中蛋白质含量与对
照组相比分别下降了 71139%和 79156%. 经 t 检验
分析, 15和 20 mgPL 1, 4 - DCB 处理中细胞蛋白质含
量与对照组相比, 均呈现显著性差异( n = 3, P <
0105) .低质量浓度组没有统计学差异.
图 3 1, 4 - DCB对蛋白核小球藻蛋白质含量的影响
Fig. 3 Effects of 1, 4 - DCB on the protein contents of
Chlorella pyrenoidosa
2. 4 1, 4 - DCB对蛋白核小球藻叶绿素含量的影响
藻类常见的 3种叶绿素分别为叶绿素 a, b和 c,
叶绿素 a 在所有浮游藻类里大约占有机物干重的
1%~ 2%. 测定 1, 4 - DCB 处理后蛋白核小球藻总
叶绿素及叶绿素 a的含量,结果见图 4, 5. 由图 4可
见, 1, 4 - DCB处理后, 除 1 mgPL组叶绿素含量稍有
升高外,大于 1 mgPL组的蛋白核小球藻总叶绿素含
量呈下降趋势,在 20 mgPL组总叶绿素含量与对照组
相比,呈现显著的统计学差异( n = 4, P < 0105) . 由
图 5可见, 叶绿素 a含量下降得更为显著, 10, 15, 20
mgPL组与对照组相比,均有显著的( n= 4, P < 0105)
和极显著的( n = 4, P< 0101)统计学差异,呈明显的
剂量 -效应关系.
图 4 1, 4 - DCB对蛋白核小球藻总叶绿素含量的影响
Fig. 4 Effects of 1, 4 - DCB on the total chlorophylla
contents of Chlorella pyrenoidosa
图 5 1, 4 - DCB对蛋白核小球藻叶绿素 a 含量的影响
Fig. 5 Effects of 1, 4 - DCB on chlorophylla a contents
of Chlorella pyrenoidosa
2. 5 1, 4 - DCB 对蛋白核小球藻 SOD 酶活性和
MDA含量的影响
图6 可见, 1, 4 - DCB 处理后蛋白核小球藻中
SOD酶活性降低, 而 MDA 含量增加, 在 10 和 20
mgPL处理组中, SOD酶活性和MDA含量与对照组相
比均有极显著的统计学差异( n = 4, P < 0. 01) .
MDA含量和 SOD酶活性的改变与 1, 4 - DCB 质量
浓度呈现明显的剂量- 效应关系.这表明 1, 4 - DCB
不但能引起藻细胞内脂质过氧化物水平的升高, 而
且会导致细胞内抗氧化酶活性的降低.
135第 3期 石 瑛等: 1, 4 -二氯苯对蛋白核小球藻的毒性效应
图 6 1, 4 - DCB对蛋白核小球藻 SOD酶活性
和MDA含量的影响
Fig. 6 Effects of 1, 4 - DCB on activities of SOD and MDA
contents of Chlorella pyrenoidosa
3 讨论
单胞藻的培养是养殖育苗的重要环节, 丰富的
单胞藻饵料是虾类和贝类幼体培育的基本保证.而
有机物对环境的污染使藻类作为饵料的价值受到影
响.对于海洋浮游植物而言,蛋白质和叶绿素含量被
认为是生物量的指标. 可以用蛋白质和叶绿素含量
的高低表征浮游植物的存活情况和生物量的多少.
1, 4 -DCB处理对蛋白核小球藻类的生长有一
定的抑制作用,藻类生长的相对抑制率随着 1, 4 -
DCB质量浓度的增大而增大. 1, 4 - DCB 处理使蛋
白核小球藻的蛋白质含量和叶绿素含量降低, 尤其
使叶绿素 a 含量下降更为明显, 3种改变与 1, 4 -
DCB处理之间呈现一定的浓度 - 效应关系和时
间- 效应关系.
1, 4 -DCB对藻类生长的损伤表现在蛋白质和
叶绿素含量的下降. 蛋白质含量降低和叶绿素含量
的改变之间存在着微妙的关系.叶绿素含量的改变表
明1, 4 -DCB破坏了藻细胞的叶绿体结构或功能, 使
生物的光合作用无法正常进行,从而加速了藻细胞蛋
白质的损伤; 而藻细胞蛋白质不仅是藻细胞体(包括
叶绿体)的有机成分,而且一些蛋白质作为酶和细胞
生长的调节成分,是藻细胞正常生理功能的物质保
障.蛋白质含量减少表明 1, 4 - DCB对藻细胞蛋白质
造成损伤,反过来会影响叶绿素功能的正常发挥. 进
一步对藻细胞 SOD酶活性和 MDA 含量测定结果显
示, 1, 4 - DCB使蛋白核小球藻SOD酶活性下降,而脂
质过氧化物含量升高,表明 1, 4 - DCB对藻细胞产生
活性氧自由基引起脂质及其他生物大分子的氧化损
伤可能是其毒性作用的主要机制.
1, 4 -DCB处理后不但直接使蛋白核小球藻的
质量降低, 而且还可能在藻体中积累和转移. 受
1, 4 - DCB毒害的藻类作为贝类和部分虾类的饵料
生物,对食物链的其他生物具有潜在的危害.这表明
有机物的污染会降低藻类作为饵料的利用价值.
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(编辑: 孔 欣)
136 环 境 科 学 研 究 第 20卷