五價砷對兩種綠藻葉綠體損傷作用及缺磷影響.pdf

1、五價砷是砷污染在水體中的主要賦存形態(tài)，其與磷共存時對綠藻產(chǎn)生毒效應(yīng)及機(jī)制尚存疑問。本論文旨在探索五價砷對綠藻的光合損傷作用以及缺磷條件對砷毒效應(yīng)的影響，選取兩種典型浮游綠藻蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa和四尾柵藻Scenedesmus quadricauda，進(jìn)行常溫恒溫培養(yǎng)及劑量效應(yīng)暴露實驗。通過分光光度法測定兩種綠藻對五價砷的敏感性響應(yīng)差異及葉綠素(Chlorophyll，chl)含量變化，運用透射電子顯微鏡

2、(Transmission Electron Microscope，TEM)觀察葉綠體亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷，進(jìn)一步借助浮游植物熒光儀研究五價砷對綠藻光合系統(tǒng)Ⅱ(photosynthetic systemⅡ，PSⅡ)光合效率的干擾，并分析缺磷對五價砷綠藻光合損傷效應(yīng)的影響，主要研究結(jié)論如下:
　　(1) iAsⅤ對綠藻生長速率抑制與劑量呈正相關(guān)。iAsⅤ對蛋白核小球藻C.pyrenoidosa和四尾柵藻S.quadricauda生長抑制研

3、究表明，在0.1～50 mmol·L-1的iAsⅤ中暴露24h，兩種綠藻生長速率較對照組顯著降低，且隨暴露濃度升高抑制效應(yīng)增強(qiáng)。蛋白核小球藻C.pyrenoidosa和四尾柵藻S.quadricauda24 h生長抑制EC50值分別為5.14(3.20～8.00) mmol·L-1、1.06(0.81～1.36) mmol·L-1，四尾柵藻S.quadricauda對iAsⅤ的耐受性低于蛋白核小球藻C.pyrenoidosa，可敏感指示

4、水體砷污染毒性。
　　(2) iAsⅤ導(dǎo)致綠藻胞內(nèi)葉綠素含量降低和葉綠體結(jié)構(gòu)損傷。葉綠素含量測定結(jié)果表明，5.0 mmol·L-1 iAsⅤ暴露48 h顯著降低了蛋白核小球藻C.pyrenoidosachla含量及chla/chlb，未降低chlb含量;而四尾柵藻S.quadricauda胞內(nèi)chla、chlb含量均顯著降低，且chlb的降低程度高于chla，使得chla/chlb升高。iAsⅤ導(dǎo)致葉綠素含量降低及chla、chl

5、b比例改變揭示iAsⅤ對綠藻光合系統(tǒng)葉綠素-蛋白復(fù)合體的破壞作用。進(jìn)一步TEM亞細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)觀察表明，葉綠體是iAsⅤ毒作用主要靶器官，5.0 mmol·L-1 iAsⅤ暴露24h，導(dǎo)致蛋白核小球藻C.pyrenoidosa和四尾柵藻S.quadricauda葉綠體結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p傷，其類囊體膜結(jié)構(gòu)雜亂且出現(xiàn)空缺，同時葉綠體內(nèi)淀粉粒增多而蛋白核減小或消失。
　　(3) iAsⅤ抑制綠藻PSⅡ光合效率。1.5-5.0 mmol·L-1 i

6、AsⅤ暴露24h后蛋白核小球藻C.pyrenoidosa和四尾柵藻S.quadricauda最大相對電子傳遞速率ETRmax、快速光曲線初始斜率α、光飽和光強(qiáng)Ik顯著降低，并與暴露濃度呈正相關(guān)。5.0mmol·L-1 iAsⅤ暴露下，蛋白核小球藻C.pyrenoidosa的ETRmax、α、Ik分別降低了44.0±8.7％、17.5±5.7％、39.0±13.2％，而四尾柵藻S.quadricauda降低了90.4±13.6％，36.6

7、±4.9％、85.0±12.5％，表明iAsⅤ對四尾柵藻S.quadricauda PSⅡ最大電子傳遞速率、光能利用效率和強(qiáng)光耐受力的影響比蛋白核小球藻C.pyrenoidosa更為顯著。
　　(4) iAsⅤ對綠藻光合效率抑制不受短期缺磷影響。24h缺磷對綠藻PSⅡ光合效率無顯著影響，缺磷也未增加iAsⅤ對綠藻生長的抑制，同時ETRmax、α、Ik參數(shù)指示缺磷不能增強(qiáng)24h暴露后iAsⅤ對光合效率抑制。TEM結(jié)果顯示缺磷條件下i