邻苯二甲酸二丁酯对短裸甲藻的化感抑制机理研究
有害赤潮肆虐于世界各国沿海,已成为国际社会共同关注的重大海洋环境问题。近年来,赤潮在我国沿海地区的爆发呈现出频率高、持续时间长、规模逐渐增大、爆发时间提前的特点,我国近岸水域生态系统、海洋环境、水产养殖业的可持续发展和人类的健康生存受到严重的危害。在各种赤潮防治的物理、化学和生物方法中,利用大型水生植物的化感作用和化感物质抑制赤潮藻的爆发性增殖独树一帜,显示了其独有的优势,如原材料易获取、化感物质作用的种间特异性,发挥效应的剂量一般都较小,避免了对其他藻类的“误杀”。然而,化感物质抑藻机理的不确定性却限制了新型化感抑藻剂的使用。目前的抑制机理主要研究化感物质对藻光合系统、细胞膜、抗氧化平衡体系、胞外酶、细胞繁殖等的影响,并大多关注了化感物质产生作用后的影响结果,如酶活性的变化、氧化胁迫的产生等,研究还处在起步阶段。尤其是氧化胁迫,因为其易与多种影响因子偶联而被关注,但是化感物质是直接对于某种蛋白质或络合了细胞物质,或者直接影响了电子在线粒体、叶绿体、膜等部位的传递而引起氧化胁迫?这类问题并被没有被进一步的探究和区分,化感物质的靶器官或作用位点的研究还鲜见报道。总之,化感物质抑藻机理的研究进展与化感物质抑藻剂的研发与实际应用之间的要求还相距甚远。
化感物质邻苯二甲酸二丁酯(DBP)是课题组在前期研究中从大型藻孔石莼中分离鉴定得到,具有较强的化感抑藻能力(EC50,72h为1.1mg/L),本文进一步的研究了DBP对短裸甲藻的抑制机理。通过研究DBP对短裸甲藻膜脂脂肪酸、丙二醛含量及对藻细胞亚显微结构的影响,确认其对藻氧化胁迫的诱导。通过分析在DBP暴露下,羟自由基·OH、过氧化氢H2O2和超氧阴离子自由基O2·-3种主要活性氧(reactive oxygen species,ROS)的变化,进一步阐述了DBP对短裸甲藻细胞氧化胁迫的诱导。通过提前投加线粒体等的电子传递链抑制剂并结合不同超氧化物歧化酶(SOD)在DBP暴露下不同的变化方式,进一步探索了对DBP对短裸甲藻ROS诱导的途径。
结果显示,DBP引起了细胞丙二醛的积累,3mg/L的DBP处理组在72h处出现最大值,是对照组的2.3倍;细胞膜出现大量突起,细胞内形成大量液泡,膜结构逐渐解体最终细胞空洞化死亡。进一步的研究表明,DBP诱导了短裸甲藻ROS的积累。随浓度的增大,DBP促进了·OH、H2O2的积累,如3mg/L的DBP处理组,培养至48h时·OH出现一个极大峰值33U/mL,约为对照组的2.4倍;H2O2含量培养至72h处出现最大值,约为250nmol/(107cells),约为对照组的5倍;但是DBP对O2·-产生速率的影响并没有显示出规律性。DBP使细胞的CuZn-SOD(主要在细胞质内)的活性升高,而Mn-SOD(主要在线粒体)活性的降低。鱼藤酮(线粒体呼吸电子传递链抑制剂)影响了DBP对ROS的诱导。综合不同SOD的变化和抑制剂的影响,DBP可能通过首先作用于线粒体电子传递的方式,使·OH、H2O02和O2·-产生速率受到了不同的影响,诱导了短裸甲藻总ROS的积累,引起藻细胞氧化损伤,最终导致细胞死亡。本研究结果揭示的化感物质抑制藻类的机理将对化感抑藻剂的实际应用提供科学依据。
赤潮;化感物质抑藻;邻苯二甲酸二丁酯;短裸甲藻;水域生态系统;氧化胁迫
中国海洋大学
硕士
环境科学
李锋民
2011
中文
X55;Q949.24
73
2011-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）