异丙隆对莱茵衣藻的生理毒性和生物富集的研究

论文摘要

农药在现代农业中起着非常重要的作用,然而大量使用农药导致了其在环境中的残留,造成了环境的污染,也影响了非靶标生物的生长。异丙隆是一种广泛应用的取代脲类除草剂,近年来在水生环境中经常能够检测到异丙隆的残留。为了评估异丙隆对水生植物的毒性以及在水生态环境中的归趋,本论文研究了异丙隆对模式生物莱茵衣藻的生理毒性以及莱茵衣藻对异丙隆的生物富集、生物降解作用。研究结果对了解异丙隆对水生态环境的危害性,认识异丙隆对水环境结构和功能的整体效应以及其迁移转化规律,同时为探索监测水生态系统农药污染提供一定的科学数据。为了研究异丙隆处理对莱茵衣藻的生长的影响,实验设定了5个浓度梯度5,15,25,35和50μg L-1以及不加异丙隆的空白对照,测定细胞密度和叶绿素含量的变化。结果表明,异丙隆处理抑制了莱茵衣藻的生长,细胞密度和叶绿素含量都有所减少,随着异丙隆处理浓度的升高,这种抑制作用逐渐增强。这两种测定指标均可以用作评价异丙隆对莱茵衣藻毒性大小的理想指标。同时也研究了培养时间变化与毒性的关系,结果发现随着培养时间的延长,藻细胞对环境的适应性使得异丙隆对莱茵衣藻生长的抑制作用逐渐减弱。为了评估不同浓度异丙隆处理对莱茵衣藻光合作用的抑制,实验测定了叶绿素荧光参数Fv/Fm和Yield的变化情况,结果也呈现浓度相关性。论文研究了异丙隆对莱茵衣藻的活性氧胁迫及响应机制。实验发现在异丙隆浓度处理范围内（5～50μg L-1）,藻细胞内活性氧（ROS）被诱导过量产生,进而引发细胞内膜质过氧化作用,TBARS物质丙二醛含量与没有添加异丙隆的对照相比明显升高。处理浓度越高,丙二醛含量就越高。藻细胞内过量的ROS激活了细胞内抗氧化物岐化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）,它们作为抗氧化酶系共同作用以消除细胞中过量ROS,从而降低甚至消除活性氧伤害。同时,细胞内重要的解毒酶谷胱甘肽转移酶（GST）被激活。半定量PCR的结果证实了与SOD,CAT,APX活性相关的基因在转录水平上受到调控,调控程度与酶活力的变化趋势基本吻合。半定量PCR结果还发现血红素加氧酶HO-1基因被ROS激活,表达量与异丙隆浓度正相关。最后论文研究了莱茵衣藻对异丙隆的生物富集和降解作用。在初始异丙隆添加浓度为5～50μg L-1范围内,莱茵衣藻可以通过生物富集作用降低培养基中的异丙隆含量。随着处理浓度的提高,藻中异丙隆的富集量呈现增加的趋势。生物富集因子（BCF）随着处理浓度的升高而逐渐减小,在5μgL-1时,生物富集能力最强,BCF达到284.24；随着培养时间的延长,藻中积累的异丙隆含量逐渐升高,培养时间为1,2,3,4,5和6d时,藻中积累量分别达到0.54、0.51、1.30、1.47、1.88、2.23μgg-1。BCF值逐渐升高,第六天已经增加到135.70。实验表明莱茵衣藻对异丙隆也具有一定的降解能力。高浓度处理时具有较高的生物降解率。并且随着培养时间的延长,莱茵衣藻对异丙隆的降解能力也明显提高,到第六天时,已经有12.1%的异丙隆被降解。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略词表
• 第一章 文献综述
• 1 农药对藻类的毒性研究
• 1.1 作用机理
• 1.2 影响农药对藻类毒性的因素
• 1.3 农药对藻类毒性的生物标记物
• 2 藻对农药的富集和降解作用的研究
• 2.1 藻类对农药的富集
• 2.2 藻类对农药的降解
• 3 研究背景
• 3.1 异丙隆理化性质
• 3.2 研究目的
• 参考文献
• 第二章 异丙隆对莱茵衣藻的生理毒性
• 摘要
• 1 引言
• 2 材料和方法
• 2.1 供试材料
• 2.2 实验仪器和设备
• 2.3 材料处理
• 2.4 异丙隆对莱茵衣藻生长的影响
• 2.5 异丙隆对莱茵衣藻光合作用的影响
• 2.6 藻细胞内TBARS含量测定
• 2.7 抗氧化酶系酶活力的测定
• 2.8 半定量PCR分析
• 2.9 数据处理和统计分析
• 3 结果与分析
• 3.1 异丙隆处理对莱茵衣藻细胞密度的影响
• 3.2 异丙隆对叶绿素含量的影响
• 3.3 异丙隆对叶绿素荧光参数的影响
• 3.4 异丙隆对TBARS含量的影响
• 3.5 异丙隆对抗氧化酶系酶活力的影响
• 3.6 异丙隆处理对基因表达的影响
• 4 讨论
• 5 本章结论
• 参考文献
• 第三章 莱茵衣藻对异丙隆的生物富集与降解
• 摘要
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 供试材料
• 2.2 仪器及试剂
• 2.3 实验设计
• 2.4 试验方法
• 2.5 数据处理和统计分析
• 3 结果与分析
• 3.1 异丙隆在培养基中的残留分析
• 3.2 异丙隆在藻中的积累量
• 3.3 生物富集因子的计算
• 3.4 生物降解率的计算
• 4 讨论
• 5 本章结论
• 参考文献
• 全文结论
• 致谢