Cd2+對(duì)條滸苔部分生理生化指標(biāo)的影響

陳士輝，崔大練，馬玉心，莫偉鈳

(浙江海洋學(xué)院海洋科學(xué)學(xué)院，浙江舟山 316000)

隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，重金屬向水體的排放量日趨增加，導(dǎo)致水體受污程度加劇，對(duì)水生生物產(chǎn)生很大的毒害效應(yīng)[1]。Cd的化合物毒性很大，Cd2+是環(huán)境中主要的重金屬污染物之一，它蓄積性強(qiáng)，容易進(jìn)入食物鏈危害人類健康[2]。海水中Cd2+的污染主要來(lái)自地表徑流和工業(yè)廢水[3]。硫鐵礦石制取硫酸和由磷礦石制取磷肥時(shí)排出的廢水中含Cd2+較高，每升廢水含Cd2+可達(dá)數(shù)十至數(shù)百μg，鉛鋅礦以及有色金屬冶煉、燃燒、塑料制品的焚燒形成的Cd2+顆粒都可能進(jìn)入海水中[4]；用Cd2+作原料的觸媒、顏料、塑料穩(wěn)定劑、合成橡膠硫化劑、殺菌劑等排放的鎘也會(huì)對(duì)水體造成污染[5,6]。

在水生系統(tǒng)及水生食物鏈中，作為其它海洋動(dòng)物的食物及氧氣來(lái)源，藻類占據(jù)著重要位置，起著重要的作用。以各種途徑進(jìn)入自然水體中的重金屬，首先對(duì)藻類產(chǎn)生毒害作用[7]。

條滸苔Enteromorpha clathrata(Roth)Greville是一種大型綠藻，俗稱苔條、青海苔等，為綠藻門石莼目石莼科滸苔屬的藻類植物，條滸苔為近海灘涂中的天然野生綠藻，其自然繁殖能力特別強(qiáng)，產(chǎn)量巨大[8]。中國(guó)海域特別是東海海域的綠藻(主要是滸苔)資源十分豐富。由于其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值特別豐富，也是人們主要食用的藻類[9]。

浙江沿海地區(qū)工業(yè)發(fā)達(dá)，舟山海域附近又有上海-洋山港和寧波港這樣的國(guó)際性海港。舟山、上海和寧波等地的造船業(yè)和修船業(yè)發(fā)達(dá)，這些對(duì)舟山海域造成的重金屬污染不容小視。因此筆者選取廣泛分布于舟山海域的藻類-條滸苔為研究對(duì)象，研究其在不同濃度的Cd2+脅迫下，隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)植物體內(nèi)部分生理生化指標(biāo)的變化情況，以期為養(yǎng)殖滸苔資源及合理利用滸苔資源提供基礎(chǔ)資料。

1 材料

1.1 取材

材料取自舟山市朱家尖島嶼附近，采集日期為2008年12月20日，為條滸苔大量繁殖期。

1.2 脅迫培養(yǎng)，樣品采集

分別稱取40 g新鮮條滸苔置于氯化鎘濃度梯度分別為0 mg/L，1 mg/L，2 mg/L，4 mg/L，6 mg/L，8 mg/L，10 mg/L的脅迫培養(yǎng)液中培養(yǎng)；分別在培養(yǎng)的第1，2，4，6，8，10天進(jìn)行采樣，每次采樣4 g左右，放入干凈的封口塑料小袋中并做好標(biāo)記；每次采樣完畢后均將樣品放于-80℃的冰箱中保存。全部6次采樣完畢后，即進(jìn)行相關(guān)生理生化指標(biāo)的測(cè)定。

2 方法

丙二醛(MDA)含量用硫代巴比妥酸(TBA)比色法進(jìn)行測(cè)定[10]；按BRADFORD[11]的方法測(cè)定可溶性蛋白質(zhì)含量；按張志良[12]《植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》的方法測(cè)定可溶性糖的含量；按BATES等[13]的方法測(cè)定脯氨酸含量。所測(cè)分析至少重復(fù)3次。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同濃度Cd2+脅迫下條滸苔丙二醛(MDA)含量變化規(guī)律

丙二醛(MDA)是細(xì)胞膜脂過(guò)氧化的產(chǎn)物，其含量可以表示膜脂過(guò)氧化作用的程度，也是反映細(xì)胞膜系統(tǒng)受害的重要指標(biāo)[14]。在不同濃度Cd2+脅迫下，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)MDA含量的變化如圖1所示。

圖1 不同的Cd2+處理濃度下隨著時(shí)間的延長(zhǎng)丙二醛含量的變化規(guī)律Fig.1 MDA content change rules in different strengths of Cd2+along with time

本項(xiàng)試驗(yàn)顯示，各種脅迫濃度條件下MDA含量均高于對(duì)照。而且隨著脅迫濃度的增加，MDA含量迅速增加。從MDA含量的變化趨勢(shì)來(lái)看，隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，呈波動(dòng)變化趨勢(shì)，即呈高—低—高—低—高的變化。MDA含量變化說(shuō)明條滸苔對(duì)Cd2+脅迫具有一定的適應(yīng)能力。初始脅迫時(shí)各種濃度下MDA含量都明顯增高，隨著時(shí)間的推移，條滸苔對(duì)Cd2+脅迫產(chǎn)生了適應(yīng)能力，MDA含量逐漸降低。但以后隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，脅迫加劇，MDA含量會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)。

3.2 不同濃度Cd2+脅迫下條滸苔可溶性蛋白質(zhì)含量變化規(guī)律

可溶性蛋白質(zhì)是重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，可束縛更多的水分，減少原生質(zhì)傷害致死的機(jī)會(huì)。

從圖2可以看出，各種脅迫濃度條件下可溶性蛋白質(zhì)含量均高于對(duì)照。而且隨著Cd2+脅迫濃度的增加，可溶性蛋白質(zhì)含量明顯增高。在同一Cd2+脅迫條件下，隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，可溶性蛋白質(zhì)含量明顯增高。

研究表明，藻類對(duì)進(jìn)入胞內(nèi)的金屬離子具一定的抗性。這種抗性能力,目前認(rèn)為主要是藻細(xì)胞內(nèi)的植物螯合肽(PC)、金屬硫蛋白(MT)、谷胱甘肽(GSH)等大分子物質(zhì)所為。金屬硫蛋白多硫基易與金屬離子結(jié)合。谷胱甘肽其在重金屬協(xié)迫下可分解，用于細(xì)胞合成PC。如鋅處理單細(xì)胞硅藻杜氏藻(Dunaliella tertiolecta)，發(fā)現(xiàn)GSH大量生成的同時(shí)，PC也在加速合成[15]。本實(shí)驗(yàn)中隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，可溶性蛋白質(zhì)含量增加說(shuō)明在條滸苔體內(nèi)有蛋白質(zhì)的合成，用于抵抗重金屬的脅迫。

3.3 不同濃度Cd2+脅迫下條滸苔可溶性糖含量變化規(guī)律

如圖3所示，在各種脅迫濃度條件下，可溶性糖含量均高于對(duì)照，而且隨著脅迫濃度的增高可溶性糖含量逐漸增大。隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，可溶性糖含量呈波動(dòng)性變化，即呈高—低—高—低—高的變化趨勢(shì)，并且與MDA得變化趨勢(shì)相同。二者成明顯的正相關(guān)(f=69.77，f crit=4.964 6)。

Cd2+脅迫下可溶性糖含量變化比較復(fù)雜，一種觀點(diǎn)認(rèn)為，隨著脅迫濃度的增加，可溶性糖的變化趨勢(shì)為先增高而后降低[16]，另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，可溶性糖含量隨著脅迫濃度的增加，而顯著增高[17，18]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與丁海東等[17]的結(jié)果一致。分析其原因,一方面可能因?yàn)榭扇苄蕴鞘呛粑饔玫牡孜铮参锸艿侥婢趁{迫時(shí)呼吸作用增強(qiáng)，要求其底物也隨之增多，為機(jī)體提供更多能量，同時(shí)可溶性糖還是參與細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)的主要物質(zhì)之一，Cd2+脅迫下可溶性糖含量的增加有利于細(xì)胞或組織持水，防止脫水，從而使得細(xì)胞內(nèi)大分子糖類的分解加強(qiáng)而合成受抑，直接轉(zhuǎn)變成低分子量可溶的蔗糖、葡萄糖、果糖和半乳糖等，最終導(dǎo)致可溶性糖含量上升[18]。也有人認(rèn)為重金屬處理植物可溶性糖含量增加的原因可能是其葉片內(nèi)不溶性糖降解以及光合產(chǎn)物運(yùn)輸受阻的結(jié)果，亦可能是葡萄糖酶、蔗糖酶活性異常所致[19]。

3.4 不同濃度Cd2+脅迫下條滸苔脯氨酸含量變化規(guī)律

圖2 不同的Cd2+處理濃度下隨著時(shí)間的延長(zhǎng)可溶性蛋白質(zhì)含量的變化規(guī)律Fig.2 Soluble protein content change rules in different strengths of Cd2+along with time

圖3 不同的Cd2+處理濃度下隨著時(shí)間的延長(zhǎng)可溶性糖含量的變化規(guī)律Fig.3 Soluble sugar content change rules in different strengths of Cd2+along with time

圖4 不同的Cd2+處理濃度下隨著時(shí)間的延長(zhǎng)脯氨酸含量的變化規(guī)律Fig.4 Proline content change rules in different strengths of Cd2+along with time

當(dāng)植物受到環(huán)境的脅迫時(shí)，體內(nèi)游離脯氨酸含量發(fā)生相應(yīng)變化。植物體內(nèi)游離脯氨酸含量的增加對(duì)于來(lái)自環(huán)境的各種脅迫具有保護(hù)作用[20-23]。因此這里測(cè)定了不同濃度鎘處理1 ～10 d后條滸苔植物體內(nèi)游離脯氨酸的含量。結(jié)果表明(圖4)，鎘對(duì)條滸苔植物體內(nèi)游離脯氨酸含量有明顯的影響。各種脅迫濃度下，脯氨酸含量高于對(duì)照。它們的共同特點(diǎn)是從1 d開(kāi)始，游離脯氨酸含量增加，直至2 d時(shí)游離脯氨酸含量達(dá)到最高，約為對(duì)照組的2倍，然后游離脯氨酸含量逐漸下降，到6 d時(shí)，游離脯氨酸含量與對(duì)照組相當(dāng)，后降趨勢(shì)逐漸變緩。從圖4還可以看出，在脅迫初期，隨鎘濃度的增加，脯氨酸含量顯著增加。

4 結(jié)論

條滸苔在重金屬鎘的脅迫下，生理生化指標(biāo)發(fā)生很大變化，各種Cd2+濃度脅迫下，MDA含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、脯氨酸含量均顯著高于對(duì)照，而且隨著濃度的增加而增高。MDA含量、可溶性糖含量隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，呈波動(dòng)性變化，而且兩者呈明顯的正相關(guān)。可溶性蛋白質(zhì)含量隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，成逐漸增高的趨勢(shì)。脯氨酸含量隨脅迫時(shí)間的變化呈單峰曲線變化，脅迫初期逐漸上升，后期脯氨酸含量下降。

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