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磺胺嘧啶和盐酸四环素对四种赤潮藻生长的影响

孙凯峰 寇杰锋 姜沄林 刘冰洁 陆尧 邓瀚锵

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磺胺嘧啶和盐酸四环素对四种赤潮藻生长的影响

    作者简介: 孙凯峰(1983-),男,副研究员,研究方向为海洋污染生态学,E-mail:sunkaifeng@scies.org;
  • 基金项目: 国家环境保护专项项目(PM-zx126-202004-136);中央级公益性科研院所基本科研项目(PM-zx703-201904-128)
  • 中图分类号: Q945.78;X17

Effects of sulfadimethoxine sodium and tetracycline hydrochloride on the growth of four red tide algae-Scrippsiella trochoidea, Karenia mikimotoi, Phaeocystis globosa and Skeletonema costatum

  • 摘要: 本文以锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea)、米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)、球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)为研究对象,实验室条件下对比研究了磺胺间二甲氧嘧啶钠(SMS)和盐酸四环素(TC)暴露下4种赤潮藻的细胞增长、光合色素组成以及最大光能转化效率(Fv/Fm)等的变化规律。研究结果表明:4种赤潮藻在SMS和TC(7.5~240 mg/L)暴露组细胞密度均未出现半抑制效应,SMS对4种赤潮藻细胞密度的最大抑制效应范围为5.47%~36.26%,略高于TC的最大抑制效应0~35.21%(球形棕囊藻无抑制效应);藻细胞叶绿素含量在抗生素暴露下均显著下降,但作为抗氧化剂和捕光色素的类胡萝卜素含量则显著增加;低浓度(<50 mg/L)TC暴露下,4种赤潮藻Fv/Fm均显著下降;TC(<30 mg/L)暴露下,4种赤潮藻细胞密度最大促进作用范围为11.30%~38.89%,球形棕囊藻细胞密度增加比例最高;赤潮藻对抗生素的响应存在显著的种间差别,两种抗生素暴露对球形棕囊藻生长的抑制效应明显低于其他3种赤潮藻,高浓度抗生素残留对浮游植物群落演替存在较强的干扰作用。
  • 图 1  磺胺间二甲氧嘧啶钠(SMS)对赤潮藻种群增长的影响

    Figure 1.  Effect of SMS on the growth of red tide algae

    图 2  盐酸四环素(TC)对赤潮藻种群增长的影响

    Figure 2.  Effect of TC on the growth of red tide algae

    图 3  磺胺间二甲氧嘧啶钠(SMS)对赤潮藻光合色素含量的影响

    Figure 3.  Effect of SMS on the photosynthetic pigments of red tide algae

    图 4  盐酸四环素(TC)对赤潮藻光合色素含量的影响

    Figure 4.  Effect of TC on the photosynthetic pigments of red tide algae

    表 1  磺胺间二甲氧嘧啶钠(SMS)暴露下赤潮藻的最大光能转化效率

    Table 1.  Effect of SMS on the maximal photochemical efficiency of red tide algae

    球形棕囊藻(P. globosa米氏凯伦藻(K. mikimotoi
    t/hck10 mg·L−150 mg·L−1ck10 mg·L−150 mg·L−1
    240.51±0.040.5±0.060.56±0.060.47±0.030.44±0.050.53±0.02
    480.56±0.030.62±0.070.57±0.050.61±0.060.46±0.030.43±0.03*
    720.61±0.060.6±0.070.55±0.030.5±0.040.35±0.020.4±0.03
    锥状斯氏藻(S. trochoidea中肋骨条藻(S. costatum
    t/hck10 mg·L−150 mg·L−1ck10 mg·L−150 mg·L−1
    240.55±0.050.58±0.030.61±0.030.3±0.050.27±0.030.35±0.04
    480.47±0.060.59±0.030.56±0.040.55±0.040.36±0.030.35±0.03
    720.52±0.030.55±0.040.41±0.030.45±0.030.4±0.040.35±0.05
    注:*表示差异显著(P<0.05)
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    表 2  盐酸四环素(TC)暴露下赤潮藻的最大光能转化效率

    Table 2.  Effect of TC on the maximal photochemical efficiency of red tide algae

    球形棕囊藻(P.globosa米氏凯伦藻(K. mikimotoi
    t/hck10 mg·L−150 mg·L−1ck10 mg·L−150 mg·L−1
    240.51±0.040.52±0.050.46±0.030.47±0.030.42±0.040.43±0.05
    480.56±0.030.59±0.040.42±0.050.61±0.060.48±0.060.45±0.06*
    720.61±0.060.53±0.030.42±0.05*0.5±0.040.42±0.060.43±0.06
    锥状斯氏藻(S. trochoidea中肋骨条藻(S. costatum
    t/hck10 mg·L−150 mg·L−1ck10 mg·L−150 mg·L−1
    240.55±0.050.44±0.060.35±0.07*0.47±0.050.3±0.030.26±0.08*
    480.47±0.060.55±0.040.36±0.080.55±0.040.42±0.050.46±0.07
    720.52±0.060.35±0.06*0.32±0.07*0.45±0.030.43±0.040.32±0.07
    注:*表示差异显著(P<0.05)
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-10-06
  • 录用日期:  2021-02-07
  • 刊出日期:  2022-04-20

磺胺嘧啶和盐酸四环素对四种赤潮藻生长的影响

    作者简介:孙凯峰(1983-),男,副研究员,研究方向为海洋污染生态学,E-mail:sunkaifeng@scies.org
  • 生态环境部华南环境科学研究所,广东 广州 510535
基金项目: 国家环境保护专项项目(PM-zx126-202004-136);中央级公益性科研院所基本科研项目(PM-zx703-201904-128)

摘要: 本文以锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea)、米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)、球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)为研究对象,实验室条件下对比研究了磺胺间二甲氧嘧啶钠(SMS)和盐酸四环素(TC)暴露下4种赤潮藻的细胞增长、光合色素组成以及最大光能转化效率(Fv/Fm)等的变化规律。研究结果表明:4种赤潮藻在SMS和TC(7.5~240 mg/L)暴露组细胞密度均未出现半抑制效应,SMS对4种赤潮藻细胞密度的最大抑制效应范围为5.47%~36.26%,略高于TC的最大抑制效应0~35.21%(球形棕囊藻无抑制效应);藻细胞叶绿素含量在抗生素暴露下均显著下降,但作为抗氧化剂和捕光色素的类胡萝卜素含量则显著增加;低浓度(<50 mg/L)TC暴露下,4种赤潮藻Fv/Fm均显著下降;TC(<30 mg/L)暴露下,4种赤潮藻细胞密度最大促进作用范围为11.30%~38.89%,球形棕囊藻细胞密度增加比例最高;赤潮藻对抗生素的响应存在显著的种间差别,两种抗生素暴露对球形棕囊藻生长的抑制效应明显低于其他3种赤潮藻,高浓度抗生素残留对浮游植物群落演替存在较强的干扰作用。

English Abstract

  • 近年来,水体、沉积物等环境介质中抗生素类新兴污染物的广泛检出,引起了环境领域研究学者的高度重视[1-4]。环境中抗生素的来源包括医院、医药企业、畜禽养殖场、城镇污水处理厂以及海水养殖场等。抗生素一方面作为治疗性药物用于疾病治疗,另一方面也被养殖企业用于饲料、杀菌剂等以提高养殖生物抵抗力、改善养殖环境,预防和控制病害发生[5-8]。2015年,应光国等[9]首次报道了我国流域抗生素环境浓度的分布特征,抗生素排放密度与人口密度呈高度正相关关系。以2013年为例,我国抗生素使用量达到16.2万吨,其中52%为兽用抗生素。水体中频繁检出的36种抗生素中,兽用抗生素比例高达84.3%。某些种类的抗生素进入环境介质后,可完全降解,如阿司匹林。另外,部分较难降解、亲水性较强的抗生素进入水体后直接作用于环境微生物,影响微生物群落结构和组成,如喹诺酮类的诺氟沙星[9]。2006-2018年,中国不同地区水和沉积物中抗生素的调查显示,磺胺类、四环素类、喹诺酮类、β内酰胺类、林可霉素类等被广泛检出,水环境中浓度水平介于ng/L和μg/L之间,沉积物和土壤环境中浓度水平介于ng/g和μg/g之间[10-11]

    抗生素对环境中的浮游生物、水生动物等存在间接的干扰效应,以环境毒理学模式种浮游植物羊角月牙藻(Selenastrum capricornulum)、四尾栅藻(Scenedesmus subspicatus)、斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)、普通小球藻(Chlorella vulgaris)等在抗生素暴露下的生长研究为例,蓝藻等原核生物对抗生素的耐受性明显低于其他淡水微藻,不同类型抗生素对浮游植物的干扰作用机理也存在差别。磺胺类主要通过抑制藻细胞叶酸代谢影响微藻生长,四环素类、大环内酯类等则通过抑制蛋白质合成显著影响淡水绿藻的生长[12]。抗生素暴露对微藻生长的半抑制效应浓度不仅与抗生素种类有关,在不同微藻种类间也存在极显著差别。波氏真眼点藻(Eustigmatos polyphem)、海水甲藻塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)、等鞭金藻8701(Isochrysis galbana8701)、绿色巴夫藻(Pavlova viridis)、米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)等在不同种类抗生素暴露下的半抑制效应浓度介于几十至1000 mg/L之间[13-19]

    近10年来,海洋赤潮暴发的种类、频次、覆盖面积和持续时间等呈现不同程度的增加趋势,然而,海洋赤潮藻对抗生素暴露的响应研究相对较少。抗生素类污染物的不断增加是否对同一门类赤潮藻种群增长具有选择性干扰作用?抗生素类污染物暴露是否有利于特定种类赤潮藻的生长?本文选取我国南海近海常见的两种抗生素(磺胺嘧啶类和四环素类)为研究对象,实验室内模拟抗生素暴露对4种赤潮藻——锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea)、米氏凯伦藻、球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)种群增长的影响,揭示抗生素对赤潮藻细胞密度及光系统活性等生理指标的差异性作用特征。

    • 本文以锥状斯氏藻、米氏凯伦藻、球形棕囊藻、中肋骨条藻4种典型赤潮藻为研究对象。采用混合纤维滤膜(0.45 μm,津腾)过滤后的天然海水作为培养介质,配制f/2培养基,高压蒸汽灭菌后作为受试藻种的基础培养液。

    • 磺胺间二甲氧嘧啶钠(CAS 1037-50-9,C12H13N4NaO4S),英文名Sulfadimethoxine sodium salt(以下缩写为SMS);盐酸四环素(CAS 64-75-5,CC22H25ClN2O8),英文名Tetracycline Hydrochloride(以下缩写为TC),购自阿拉丁生化科技股份有限公司(上海)。将上述抗生素溶于高压蒸汽灭菌后的去离子水中配制储备液,并放置于4 ℃冰箱保存。

    • 浓缩收集处于指数生长期的试验微藻,将其重新接种到高压灭菌后的天然海水培养基中。受试微藻起始密度:球形棕囊藻为3.8×106 cells/L,米氏凯伦藻为0.5×106 cells/L,锥状斯氏藻为0.5×106 cells/L,中肋骨条藻为2.7×106 cells/L。抗生素浓度设定为240 mg/L、120 mg/L、60 mg/L、30 mg/L、15 mg/L和7.5 mg/L共6个浓度梯度及空白对照组,每个暴露处理组设置3个平行。超净工作台中接种和取样,受试藻种于恒温光照培养箱中培养。培养条件为:温度(25±1)℃,光照强度80 μmol/(m2·s),光暗周期12 h∶12 h。试验周期3 d。

    • 两种抗生素暴露浓度为200 mg/L、100 mg/L、50 mg/L、10 mg/L;受试微藻的初始接种密度:球形棕囊藻为10×106 cells/L,米氏凯伦藻为3×106 cells/L,锥状斯氏藻为1.0×106 cells/L,中肋骨条藻为5×106 cells/L。其他实验过程同上。

    • 两种抗生素不同浓度(10 mg/L、50 mg/L)暴露处理24 h、48 h、72 h后,分别采用植物效率仪(PEA, Hansatech Instruments Ltd., UK)测定最大光能转化效率(Fv/Fm)值。受试微藻初始接种密度:球形棕囊藻为3.0×106 cells/L,米氏凯伦藻为2.5×106 cells/L,锥状斯氏藻为1.5×106 cells/L,中肋骨条藻为2.1×106 cells/L。

    • 显微镜下采用浮游植物计数框计数。

    • 藻类在抗生素中暴露96 h后,取10 mL藻液经高速冷冻离心机离心(4 ℃,5000 g,15 min),弃上清液,加入5 mL抽提液(丙酮∶乙醇=1∶1),振荡摇匀后,4 ℃黑暗静置24 h,同条件离心15 min,取上清液,用紫外-可见分光光度计测定440 nm、645 nm、663 nm波长下上清液的吸光值,以抽提液作为空白对照。参照以下公式计算叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)和类胡萝卜素(Car)含量(mg/L):

      Chl a=12.7 OD663 – 2.69 OD645

      Chl b= 22.9 OD645 – 4.68 OD663

      Car= 4.7 OD440 – 0.27(Chl a + Chl b

    • 抗生素暴露对微藻光系统活性的干扰效应利用藻细胞叶绿素可变荧光和最大荧光比值(Fv/Fm)进行评价。叶绿素荧光强度用PEA测定。取2 mL藻液放入2.5 mL的测量小瓶里(直径 1 cm),室温下暗适应20 min,然后用PEA测定叶绿素荧光诱导动力学曲线(O-J-I-P 曲线)。将O-J-I-P曲线中50 μs时的荧光强度定义为初始荧光(F0)。根据下面的方程计算Fv/Fm:

      Fv/Fm =(Fm−F0)/Fm

      式中:F0、Fm和Fv分别代表初始荧光值、最大荧光值和可变荧光值。

    • 实验数据采用Origin 8.5软件进行整理和制图,采用SPSS 20.0软件进行统计分析,单因素方差分析(One way-ANOVA)用来检验各暴露处理之间的差异性,P<0.05和 P<0.01分别认为显著和极显著。

    • 随着SMS暴露浓度增加,锥状斯氏藻、中肋骨条藻细胞密度下降趋势增加,当浓度高于30 mg/L时,米氏凯伦藻和球形棕囊藻细胞密度下降显著。SMS暴露72 h对4种赤潮藻最大抑制效应为:中肋骨条藻(36.26%)>锥状斯氏藻(19.49%)>球形棕囊藻(10.99%)>米氏凯伦藻(5.47%)(图1)。TC暴露对球形棕囊藻未表现出明显的抑制效应,TC暴露24 h,30 mg/L以上暴露处理组米氏凯伦藻的细胞密度与对照组无显著差异;72 h后各暴露处理组的细胞密度均低于对照组,120 mg/L和240 mg/L暴露处理组的细胞密度分别下降了10.41%和10.9%。当TC暴露浓度大于30 mg/L时,锥状斯氏藻和中肋骨条藻细胞密度表现出显著的抑制效应。TC暴露72 h对4种赤潮藻细胞密度最大抑制效应为锥状斯氏藻(35.21%)>中肋骨条藻(25.84%)>米氏凯伦藻(10.90%)>球形棕囊藻(−13.95%)(图2)。

      图  1  磺胺间二甲氧嘧啶钠(SMS)对赤潮藻种群增长的影响

      Figure 1.  Effect of SMS on the growth of red tide algae

      图  2  盐酸四环素(TC)对赤潮藻种群增长的影响

      Figure 2.  Effect of TC on the growth of red tide algae

      低浓度抗生素暴露对赤潮藻细胞细胞密度表现出不同程度的促进效应。SMS暴露下,米氏凯伦藻在7.5 mg/L和30 mg/L暴露处理组的细胞密度分别比对照组增加了13.86%和11.23%,球形棕囊藻在7.5 mg/L暴露处理组的细胞密度高于对照组。在TC暴露下,球形棕囊藻细胞密度显著高于对照组,24 h、48 h和72 h的细胞密度分别增加了38.89%、37.29%、25.12%。在TC中暴露48 h,米氏凯伦藻细胞密度比对照组增加了14.74%~32.80%,30 mg/L暴露处理组细胞密度最高。在7.5 mg/L TC中暴露24 h,锥状斯氏藻和中肋骨条藻细胞密度分别比对照组增加了14.41%和11.30%。污染物低浓度暴露下,藻类细胞生长增加的现象较为普遍,可能的原因是污染物暴露诱导了藻细胞内自由基含量的升高,但尚不足以导致细胞严重损伤,进而引起藻细胞生理生化代谢活性增加和补偿性增殖,表现出对藻细胞生长的刺激效应。

      在SMS和TC暴露下,锥状斯氏藻和中肋骨条藻细胞密度随抗生素浓度增加而显著降低;球形棕囊藻和米氏凯伦藻细胞密度随SMS暴露浓度增加而降低,但在TC暴露下球形棕囊藻却呈增加的现象。在SMS和TC中分别暴露72 h,4种赤潮藻细胞密度的最大抑制效应范围分别为5.47%~36.26%和10.90%~35.21%,两种抗生素暴露下的赤潮藻均未出现半抑制效应现象。在磺胺类和四环素类抗生素暴露下,淡水微藻的半抑制效应浓度明显低于海水微藻,例如,小球衣藻和铜绿微囊藻在四环素暴露下的半抑制效应浓度分别为2.04 mg/L和10.39 mg/L[18];小球衣藻在磺胺嘧啶暴露下的半抑制效应为10.43 mg/L,铜绿微囊藻却未表现出抑制效应[12];蛋白核小球藻、斜生栅藻、羊角月牙藻在四环素、磺胺甲噁唑暴露下的半抑制效应浓度为3.27~6.86 mg/L[12, 17, 21]。抗生素对其他种类赤潮藻(塔玛亚历山大藻)的抑制效应也与抗生素种类密切相关,氯霉素、红霉素、林可霉素、庆大霉素和金霉素对塔玛亚历山大藻比生长速率(μ)的半抑制效应浓度(EC50)分别为2.45 mg/L、25.2 mg/L、7.95 mg/L、285 mg/L和58.7 mg/L,而新霉素和链霉素则未表现出明显的抑制作用[13]

    • 4种赤潮藻光合色素含量在SMS暴露下的变化情况如图3所示。随着暴露浓度的增加,Chl a、Chl b的含量呈下降趋势,而Car的含量则呈上升趋势。与对照组相比,球形棕囊藻、米氏凯伦藻、锥状斯氏藻、中肋骨条藻的Chl a含量最大下降比例分别为56.27%、52.29%、48.00%、54.54%;Chl b含量最大下降比例分别为45.78%、62.50%、80.00%、44.44%;Car含量最大增加比例分别为50.79%、216.92%、425.00%、166.67%。

      图  3  磺胺间二甲氧嘧啶钠(SMS)对赤潮藻光合色素含量的影响

      Figure 3.  Effect of SMS on the photosynthetic pigments of red tide algae

      在SMS暴露下,球形棕囊藻Chl a含量仅200 mg/L暴露处理组显著降低,100 mg/L和200 mg/L暴露处理组的Car含量显著升高;米氏凯伦藻在暴露浓度高于50 mg/L时,Car含量逐渐升高,Chl a、Chl b含量显著下降;锥状斯氏藻在10 mg/L暴露处理组Chl b含量显著下降而Car含量显著增加,在高于10 mg/L暴露下,Chl a、Chl b含量显著降低,Car含量显著增加;中肋骨条藻Chl a含量在50 mg/L浓度以上的暴露处理组显著低于对照组,当暴露浓度高于100 mg/L时,Chl b含量也显著下降,但Car含量显著增加。

      TC暴露对4种赤潮藻光合色素含量的影响如图4所示。球形棕囊藻光合色素含量仅在最高浓度组显著下降,其余3种赤潮藻Chl a和Chl b含量随着暴露浓度的增加而降低,而Car含量呈增加的趋势。100 mg/L暴露处理组的锥状斯氏藻和中肋骨条藻光合色素总量(Chl a+Chl b+Car)显著低于对照组。与对照组相比,球形棕囊藻、米氏凯伦藻、锥状斯氏藻、中肋骨条藻的Chl a含量最大下降比例分别为30.65%、65.71%、52.00%、45.45%;Chl b含量最大下降比例分别为46.67%、62.50%、83.33%、33.33%;Car含量最大增加比例分别为18.93%、215.39%、240.00%、166.67%。米氏凯伦藻Chl a和Chl b含量在暴露浓度高于10 mg/L时均显著降低,而Car含量显著增加;锥状斯氏藻在50 mg/L暴露处理组的Chl b含量显著降低,随着暴露浓度的增加,Chl a、Chl b含量均显著降低,但Car含量则显著增加,光合色素总量显著降低。

      图  4  盐酸四环素(TC)对赤潮藻光合色素含量的影响

      Figure 4.  Effect of TC on the photosynthetic pigments of red tide algae

      在SMS和TC暴露下,4种赤潮藻均表现出叶绿素含量降低和类胡萝卜素含量增加的趋势。SMS对中肋骨条藻叶绿素含量抑制效应最强,TC对锥状斯氏藻叶绿素含量抑制效应最强。赤潮藻叶绿素含量降低的原因可能是,在抗生素暴露下,藻细胞膜脂质的过氧化造成藻细胞和叶绿体结构的破坏,从而导致叶绿素合成受阻[17, 21],即抗生素暴露可直接破坏叶绿体或线粒体结构[22]。已有研究表明,抗生素可阻碍色素的合成,例如,磺胺甲噁唑对羊角月牙藻叶绿素前体物质具有明显的抑制作用;四环素抑制铜绿微囊藻和绿藻叶绿素合成酶活性[12, 23]。另外,抗生素暴露对微藻细胞生理活性的影响还包括:细胞膜通透性降低、光合色素组成和含量变化、次生代谢产物(缩酚酸、类黄酮等)及酶活性下降等[12, 14-15, 17]。大环内酯类通过抑制蛋白质合成,对真核藻类造成较大的毒性伤害[24]。4种赤潮藻类胡萝卜素含量与叶绿素含量呈相反的变化趋势,在抗生素暴露下,米氏凯伦藻类胡萝卜素含量增加最显著,其次是中肋骨条藻、锥状斯氏藻,球形棕囊藻仅在100 mg/L及以上浓度暴露下类胡萝卜素含量才显著增加。这一现象可能与类胡萝卜素的抗氧化功能有关,通过合成类胡萝卜素协助清除抗生素暴露引起的胞内自由基。

    • SMS暴露能够引起赤潮藻最大光能转化效率(Fv/Fm)的增加,但随着暴露时间延长以及暴露浓度增加,抑制效应显著增强,50 mg/L暴露处理72 h对4种赤潮藻的光系统活性均表现出了显著的抑制现象(表1)。50 mg/L暴露处理24 h,锥状斯氏藻、米氏凯伦藻、球形棕囊藻、中肋骨条藻的Fv/Fm与对照组相比分别增加9.80%、12.77%、10.91%、16.67%;暴露处理72 h,球形棕囊藻、米氏凯伦藻、锥状斯氏藻、中肋骨条藻的Fv/Fm与对照组相比分别降低了9.84%、20.00%、21.15%、22.22%。10 mg/L SMS暴露对锥状斯氏藻的Fv/Fm均表现出促进作用,球形棕囊藻在暴露处理48 h的Fv/Fm也表现出促进作用。TC暴露对4种赤潮藻的Fv/Fm均表现出显著的抑制效应,仅10 mg/L暴露处理组的锥状斯氏藻表现出促进作用。TC暴露对Fv/Fm的抑制效应与暴露时间和暴露浓度呈正相关性。50 mg/L TC暴露处理72 h的球形棕囊藻、米氏凯伦藻、锥状斯氏藻、中肋骨条藻的Fv/Fm与对照组相比分别下降了96.72%、94.00%、96.15%、95.56%(表2)。

      球形棕囊藻(P. globosa米氏凯伦藻(K. mikimotoi
      t/hck10 mg·L−150 mg·L−1ck10 mg·L−150 mg·L−1
      240.51±0.040.5±0.060.56±0.060.47±0.030.44±0.050.53±0.02
      480.56±0.030.62±0.070.57±0.050.61±0.060.46±0.030.43±0.03*
      720.61±0.060.6±0.070.55±0.030.5±0.040.35±0.020.4±0.03
      锥状斯氏藻(S. trochoidea中肋骨条藻(S. costatum
      t/hck10 mg·L−150 mg·L−1ck10 mg·L−150 mg·L−1
      240.55±0.050.58±0.030.61±0.030.3±0.050.27±0.030.35±0.04
      480.47±0.060.59±0.030.56±0.040.55±0.040.36±0.030.35±0.03
      720.52±0.030.55±0.040.41±0.030.45±0.030.4±0.040.35±0.05
      注:*表示差异显著(P<0.05)

      表 1  磺胺间二甲氧嘧啶钠(SMS)暴露下赤潮藻的最大光能转化效率

      Table 1.  Effect of SMS on the maximal photochemical efficiency of red tide algae

      球形棕囊藻(P.globosa米氏凯伦藻(K. mikimotoi
      t/hck10 mg·L−150 mg·L−1ck10 mg·L−150 mg·L−1
      240.51±0.040.52±0.050.46±0.030.47±0.030.42±0.040.43±0.05
      480.56±0.030.59±0.040.42±0.050.61±0.060.48±0.060.45±0.06*
      720.61±0.060.53±0.030.42±0.05*0.5±0.040.42±0.060.43±0.06
      锥状斯氏藻(S. trochoidea中肋骨条藻(S. costatum
      t/hck10 mg·L−150 mg·L−1ck10 mg·L−150 mg·L−1
      240.55±0.050.44±0.060.35±0.07*0.47±0.050.3±0.030.26±0.08*
      480.47±0.060.55±0.040.36±0.080.55±0.040.42±0.050.46±0.07
      720.52±0.060.35±0.06*0.32±0.07*0.45±0.030.43±0.040.32±0.07
      注:*表示差异显著(P<0.05)

      表 2  盐酸四环素(TC)暴露下赤潮藻的最大光能转化效率

      Table 2.  Effect of TC on the maximal photochemical efficiency of red tide algae

      藻类光合色素组成和含量的变化,不仅影响了光能的捕获效率,而且显著改变了光合作用的电子吸收、传递或原初光化学反应等过程。本研究中,在SMS和TC暴露下,4种赤潮藻叶绿素荧光参数表现出较显著的差异,4种赤潮藻在TC(50 mg/L)暴露下,最大光能转化效率(Fv/Fm)均出现了显著下降的现象,但在SMS暴露下,4种赤潮藻的Fv/Fm与对照组相比无显著差异,在TC中暴露72 h的中肋骨条藻、米氏凯伦藻的Fv/Fm与对照组无显著差异。在抗生素暴露下,Fv/Fm响应差异在其他研究中也得到证实,铜绿微囊藻在四环素、土霉素、磺胺甲噁唑等暴露下Fv/Fm显著下降,但在磺胺嘧啶(20 mg/L)暴露下未表现出显著的影响[18]。另外,本研究中,在SMS暴露下,锥状斯氏藻的Fv/Fm出现了增加的现象,叶绿素荧光参数对抗生素(<50 mg/L)暴露下的响应变化与细胞密度、光合色素含量等指标相比更为敏感。磺胺类抗生素对藻类Fv/Fm的影响包括:直接干扰叶绿体PSⅡ的反应中心(包括D1、D2蛋白等)、Cytb6-f复合体等多种重要蛋白质的合成,如氯霉素;通过干扰叶绿素荧光参数而降低PSⅡ的功能,如磺胺甲噁唑能够改变RCs的数量,降低RC/CS0,增加ABS/RC,从而影响PSⅡ的功能[12, 25-27]

    • (1)在磺胺间二甲氧嘧啶钠(SMS)和盐酸四环素(TC)暴露下,4种赤潮藻细胞密度、光合色素组成和含量、最大光能转化效率等指标的变化存在显著差异。

      (2)在两种抗生素暴露下,锥状斯氏藻和中肋骨条藻细胞密度、叶绿素含量与暴露浓度之间具有较好的剂量-响应关系。随着SMS暴露浓度增加,球形棕囊藻、米氏凯伦藻叶绿素含量呈下降趋势。在SMS、TC低浓度暴露下,藻细胞Fv/Fm的变化响应比细胞密度、光合色素含量等指标更加灵敏。

      (3)低浓度SMS和TC暴露对藻细胞生长表现出一定的促进效应,SMS(<30 mg/L)对球形棕囊藻、米氏凯伦藻细胞密度的最大促进作用为1.49%~13.86%,TC(<30 mg/L)对4种赤潮藻细胞密度的最大促进作用为11.30%~38.89%。

参考文献 (27)

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