论文部分内容阅读
五价砷是砷污染在水体中的主要赋存形态,其与磷共存时对绿藻产生毒效应及机制尚存疑问。本论文旨在探索五价砷对绿藻的光合损伤作用以及缺磷条件对砷毒效应的影响,选取两种典型浮游绿藻蛋白核小球藻Chlorella payrenoidasa和四尾栅藻Scenedesmusquadricauda,进行常温恒温培养及剂量效应暴露实验。通过分光光度法测定两种绿藻对五价砷的敏感性响应差异及叶绿素(Chlorophyll,chl)含量变化,运用透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)观察叶绿体亚细胞结构损伤,进一步借助浮游植物荧光仪研究五价砷对绿藻光合系统Ⅱ(photosyntheticsystem Ⅱ,PSⅡ)光合效率的干扰,并分析缺磷对五价砷绿藻光合损伤效应的影响,主要研究结论如下:(1)iAsv对绿藻生长速率抑制与剂量呈正相关。iAsvv蛋白核小球藻C.pyrenoidosa和四尾栅藻S.quadricauda生长抑制研究表明,在0.1～50mmol·L-1的iAsv中暴露24h,两种绿藻生长速率较对照组显著降低,且随暴露浓度升高抑制效应增强。蛋白核小球藻Cpyrenoido.和四尾栅藻S.quadricauda 24 h生长抑制 EC50 值分别为 5.14(3.20～8.00)mmol·L-1、1.06(0.81～1.36)mmol·L-1,四尾栅藻S.quadricauda对iAsv的耐受性低于蛋白核小球藻Cpyrenoidos.可敏感指示水体砷污染毒性。(2)iAsv导致绿藻胞内叶绿素含量降低和叶绿体结构损伤。叶绿素含量测定结果表明,5.0 mmol·L-1 iAsv暴露48 h显著降低了蛋白核小球藻C.pyrenoidosa chla含量及chla/chlb,未降低chlb含量;而四尾栅藻S.quadricauda胞内chla、chlb含量均显著降低,且chlb的降低程度高于chla,使得chla/chlb升高。iAsv导致叶绿素含量降低及chla、chlb比例改变揭示iAsv对绿藻光合系统叶绿素-蛋白复合体的破坏作用。进一步TEM亚细胞显微结构观察表明,叶绿体是iAsv毒作用主要靶器官,5.0mmol·L-1iAsv暴露24h,导致蛋白核小球藻C.pyrenoidosa和四尾栅藻S.quadricauda叶绿体结构严重损伤,其类囊体膜结构杂乱且出现空缺,同时叶绿体内淀粉粒增多而蛋白核减小或消失。(3)iAsv抑制绿藻PSⅡ光合效率。1.5-S.0mmol·L-1 iAsv暴露24h后蛋白核小球藻C.pyrenoidosa和四尾栅藻S.quadricauda最大相对电子传递速率ETRmax、快速光曲线初始斜率α、光饱和光强Ik显著降低,并与暴露浓度呈正相关。5.0 mmol.L-1iAsv暴露下,蛋白核小球藻C.pyrenoidoasa的ETRmax、α、Ik分别降低了 44.0±8.7%、17.5±5.7%、39.0±13.2%,而四尾栅藻S.quadrcauda降低了90.4±13.6%,36.6±4.9%、85.0 ± 12.5%,表明 iAsv 对四尾栅藻S.quadricacuda PSⅡ最大电子传递速率、光能利用效率和强光耐受力的影响比蛋白核小球藻C pyrenoidosa更为显著。(4)iAsv对绿藻光合效率抑制不受短期缺磷影响。24 h缺磷对绿藻PS Ⅱ光合效率无显著影响,缺磷也未增加iAsv对绿藻生长的抑制,同时ETRmax、α、Ik参数指示缺磷不能增强24h暴露后iAsv对光合效率抑制。TEM结果显示缺磷条件下iAsv暴露导致绿藻叶绿体内蛋白核破坏、淀粉粒明显减少,而类囊体膜损伤水平与富磷组相近。