苯并[α]芘对三角褐指藻毒性和生理的研究
多环芳烃稳定性强，来源广，加上对人体的三致作用，是持久性有机污染物(POPs)环境监测与研究的重要一类，近年来常作为国内外环境领域研究的热点。本文以多环芳烃中毒性强分布广的苯并[α]芘为代表，以三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)为材料，在实验室已有了解的基础上，通过测定其解毒代谢与吸附，对藻的生长抑制与叶绿素含量影响，对解毒代谢以及抗氧化酶及基因分析，对藻细胞氧化损伤的研究，探讨苯并[α]芘对三角褐指藻的毒性生理影响。实验结果如下: 1.通过高效液相色谱法，分析较低浓度两个浓度(高700μg/L与低100μg/L)胁迫下，三角褐指藻对了解苯并[α]芘的吸附及代谢情况。实验结果发现，培养基中的苯并[α]芘总含量有降低现象，但这种降低缓慢，且通过与非生物对照组比较发现，这主要与苯并[α]芘的光降解有关，与三角褐指藻的解毒代谢关系不大。然而，三角褐指藻的培养基水中苯并[α]芘含量会迅速降低，与非生物对照组相比，三角褐指藻在一天的时间就使培养基苯并[α]芘浓度分别降低了92.3％和89.3％，通过对藻内苯并[α]芘含量的研究发现，这种迅速降低与其对苯并[α]芘的吸附作用有关，三角褐指藻并没有对苯并[α]芘有强的代谢能力，但是富集能力却很强，代谢能力不高使其能较少的面对次级代谢过程中产生的氧化胁迫，也正是其耐受性强的重要原因。 2.研究了苯并[α]芘对藻密度的影响，并通过流式细胞仪的方法，检测了活细胞内叶绿素含量变化的影响，实验发现，三角褐指藻在高浓度苯并[α]芘700μg/L胁迫下，其藻密度96小时的抑制率为43.1％，而其对细胞内重要的能量接收与传递物质叶绿素有诱导趋势，但诱导水平很低，诱导水平最高时含量增高2％，细胞内容物含量虽然较对照组有所增加，但诱导水平也并不显著，三角褐指藻在如此高浓度苯并[α]芘环境下叶绿素含量及内容物含量并未受到大的影响。 3.实验进一步从其解毒代谢酶活力及相应基因差异表达分析了耐受性强度的三角褐指藻在面对苯并[α]芘胁迫下其外源污染物代谢水平的变化。同时研究了，三角褐指藻抗氧化重要系统的变化，对植物细胞中重要的抗坏血酸-谷胱甘肽循环，以及超氧化物歧化酶SOD酶活力与其基因差异表达，对三角褐指藻应对苯并[α]芘胁迫时的差异进行分析。实验结果发现，解毒代谢酶基因与抗氧化SOD基因表现出了与其酶活相似的变化，都有随时间随浓度增大而提高的现象，三角褐指藻对苯并[α]芘虽然解毒代谢能力不强，但仍有所代谢，代谢产生的次级代谢产物对细胞产生氧化损伤，抗氧化机制启动迅速，SOD酶基因诱导明显高于解毒代谢酶基因，其中抗氧化系统抗坏血酸-谷胱甘肽循环酶及非酶在抗氧化过程中发挥重要作用，随着B[α]P浓度的提高及胁迫时间的延长，B[α]P对三角褐指藻的生长抑制作用逐渐增强，藻细胞内丙二醛(MDA)含量及总抗氧化能力(TAOC)显著升高，两者与胁迫强度的相关性系数分别为0.960、0.894，同时，AsA-GSH循环中的非酶成分抗坏血酸(AsA)、谷胱甘肽(GSH)含量增加，相关酶谷胱甘肽还原酶(GR)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和单氢抗坏血酸还原酶(MHAR)活性普遍增加，其中，GSH含量、GR、APX及DHAR活性与藻细胞内MDA含量相关性系数分别为0.744、0.852、0.652、0.600。结果说明，AsA-GSH循环是三角褐指藻细胞对抗苯并[α]芘胁迫，猝灭活性氧，降低膜脂过氧化的重要方式。细胞内AsA含量、GR活性及APX活性对苯并[α]芘胁迫响应迅速，变化显著，是潜在的生物指示物。 4.最后实验对三角褐指藻进行了苯并[α]芘胁迫下细胞氧化损伤的分析，结果发现，高浓度苯并[α]芘胁迫的氧化损伤对脂质过氧化损伤明显，细胞内MDA含量与对照组有显著差异，有随时间和浓度增大而增大的趋势。相比之下，多环芳烃苯并[α]芘对DNA损伤不明显，虽然较对照组有一定影响，但并未达到显著水平。氧化损伤主要发生在三角褐脂藻的膜外细胞质基质中。
三角褐指藻;苯并[α]芘;毒理学分析;生理机制
中国海洋大学
硕士
水生生物学
李赟
2015
中文
X171.5
73
2016-03-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）