銅離子對小球藻生長的影響

宋旭輝　王磊　王瑞　曾浩衡

摘 要 本實驗將小球藻暴露在含不同濃度的Cu2+培養液中，觀察生長情況，用概率單位對數圖解法計算得到48h和96h的半抑制濃度即EC50值（48h： 0.2334 mg·L-1； 0.1743 mg·L-1）。結果表明，Cu2+對小球藻生長的抑制程度隨著濃度和時間的增加而增強。

關鍵詞 小球藻 Cu2+EC50

中圖分類號：X171 文獻標識碼：A

0引言

金屬污染是一直是我國重大環境問題之一。金屬銅離子經各種途徑進入水體后，藻類生物作為水生生態系統的初級生產者，便成了首要受害者。痕量的Cu是藻類新陳代謝過程中不可或缺的，但是一旦超過承受上限就會產生毒害作用，進而破壞水生生態系統的平衡。本文選用普通小球藻作為實驗對象，探究不同濃度銅離子及不同暴露時間對小球藻生長的抑制情況，并通過概率單位對數圖解法計算銅對小球藻的半抑制濃度（EC50）。研究結果希望為水質的監測和水污染評價提供有用信息。

1材料與方法

1.1實驗材料

小球藻種購自中科院淡水藻種庫；藻種的培養選用BG11培養基，具體配方參見中科院淡水藻種庫的操作配方。CuSO4·5H2O（分析純）；恒溫光照培養箱；紫外-可見分光光度計。

1.2實驗方法

將小球藻置于新鮮無菌的的培養基中，在恒溫25℃，光照強度4000lux，光暗比16h：8h的條件下，培養2～3d后達到對數生長期，期間定期搖晃，防止小球藻沉淀。然后反復轉接到新鮮培養基2～3次，經檢查小球藻生長健康且處于對數生長期后方可進行實驗。

將上述小球藻接種到用培養基制備的Cu2+污染物中（濃度為0.02，0.05，0.1，0.25，0.5mg·L-1），對照組為純培養基。在上述培養條件下，暴露48h和96后，用分光光度計測定648nm波長下的吸光度，計算小球藻濃度和反應率，最后通過概率單位法計算Cu2+對小球藻的EC50值（48h/96h）。

2結果與討論

根據藻濃度（y）與吸光度（x）的線性回歸方程：y （104 ml-1） =7662.2x+11.005 （r=0.993），計算實驗組小球藻濃度及反應率（死亡率），結果見表1。根據經驗概率單位（Y）與Cu2+濃度對數（X）的關系，建立一元線性回歸方程：Y48h=-1.633X+3.967（r=0.987）；Y96h=-0.7523X+4.4279 （r=0.936）。當經驗概率單位為5時，計算得到48h-EC50（0.2334mg·L-1）和96h-EC50（0.1743mg·L-1）。EC50因其可以較好的反映重金屬對生物細胞的代謝功能及生理狀態的影響，常被用于指示重金屬對生物生長的抑制作用。當Cu2+濃度>0.2334mg·L-1/0.1743mg·L-1時，48h/96h細胞死亡率>50%。同時，96h-EC50>48h-EC50，說明暴露時間越長對藻的抑制和毒害作用就越大。

實驗表明，Cu2+濃度為0.02mg·L-1時，小球藻的生長開始受到抑制，說明該濃度已經超出小球藻生長所需的上限，產生了毒害作用，且隨著Cu2+濃度的增大抑制率增加。研究表明，當藻類受到迫害時，細胞表面上的官能團（羧基、羰基、磺酸基、醇羥基）會和Cu2+發生絡合反應，同時細胞內的谷胱甘肽、抗氧化物歧化酶以及其他相關的抗氧化酶被激活，保護細胞免受Cu2+脅迫帶來的氧化損傷。即使如此，小球藻仍不能抵抗高濃度帶來的細胞傷害，致使生長受到抑制乃至死亡。此外，還有研究證實，高濃度重金屬會破壞葉綠體的結構，降低光合酶的活性、葉綠素含量和光合效率、抑制光合作用的進行，從而導致機體代謝紊亂。

3結論

暴露時間48h和96h，Cu2+對小球藻的EC50分別是0.2334 mg·L-1和0.1743mg·L-1。同時，Cu2+對小球藻生長的抑制程度隨著濃度和暴露時間的增加而增強。

表1：Cu2+對小球藻毒性暴露的實驗結果

參考文獻

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