毒性兴奋效应是指受试物在不同浓度药物的作用下表现为双向剂量反应的现象,即低浓度表现为兴奋反应,而高浓度表现为抑制反应。毒性兴奋效应的存在,意味着当机体受到低浓度污染物胁迫时,其生物学响应可能会与传统风险评价研究结果完全不同。喹诺酮类抗生素具有抗菌谱广、抗菌活性强和毒副作用小等特点被广泛应用于医药、养殖等行业中,已成为我国近几年抗生素发展及使用情况最为迅猛的一类抗生素,但由于其大部分不会被生物体吸收导致环境中大量残留,并能够经过迁移进入海水中呈现持久低剂量的暴露特征。蛋白核小球藻是海藻的一种,海洋食物链的基础,其受到的污染可以通过食物链传递到其他营养级,是可食用的一种藻类且对污染物极为敏感,经常作为检测污染物毒性的受试物。因此,本课题选取蛋白核小球藻作为受试物,在吡呢酸、环丙沙星、诺氟沙星3种典型的喹诺酮类抗生素胁迫下,测定蛋白核小球藻生长状况、生理指标及抗氧化指标的变化,研究喹诺酮类抗生素对蛋白核小球藻的毒性兴奋效应。具体研究内容如下:(1)建立小球藻细胞数与吸光度的线性方程,其线性关系良好。测定低浓度组(10-3、10-2、10-1mg/L)、高浓度组(1、10、100 mg/L)六个浓度梯度的三种喹诺酮类抗生素(吡哌酸、环丙沙星、诺氟沙星)作用于小球藻24、48、72、96h后,观察小球藻的生长状况。结果表明,三种抗生素的低浓度组均能显著促进蛋白核小球藻的生长(P<0.05),其中10-3mg/L浓度组对小球藻作用96h增殖效应最大。三种抗生素的高浓度组均表现出抑制小球藻生长的效应(P<0.05),其中100mg/L浓度组作用于小球藻96h抑制效应最大。(2)本实验测定了三种喹诺酮类抗生素(吡哌酸、环丙沙星、诺氟沙星)低浓度组(10-3、10-2、10-1mg/L)、高浓度组(1、10、100 mg/L)对蛋白核小球藻的叶绿素、β-胡萝卜素、可溶性蛋白的影响。实验结果表明三种抗生素在10-3、10-2mg/L浓度时显著促进小球藻中叶绿素、β-胡萝卜素、可溶性蛋白的生成(P<0.05),其中10-3mg/L浓度组促进作用最大并随着给药时间增加促进效果越明显(P<0.01);三种抗生素在10-1、1mg/L浓度时对小球藻叶绿素、β-胡萝卜素、可溶性蛋白的生成影响不显著(P>0.05);三种抗生素浓度为10、100mg/L时处理小球藻,小球藻的叶绿素、β-胡萝卜素、可溶性蛋白的含量明显减少(P<0.05),其中100mg/L浓度组叶绿素、β-胡萝卜素、可溶性蛋白的减少量最大(P<0.01)。(3)本实验测定了三种喹诺酮类抗生素(吡哌酸、环丙沙星、诺氟沙星)低浓度组(10-3、10-2、1 0-1mg/L)、高浓度组(1、10、100 mg/L)对蛋白核小球藻抗氧化指标超氧化物歧化酶、谷胱甘肽及丙二醛含量的影响,实验结果表明,三种抗生素在10-3mg/L浓度时作用于蛋白核小球藻96h,藻细胞中超氧化物歧化酶活性显著升高、谷胱甘肽含量显著降低(P<0.01),丙二醛含量无明显变化(P>0.05),可能是低浓度的抗生素刺激细胞发生的氧化应激没有超出细胞的承受范围,进而促进藻细胞的新陈代谢;三种抗生素在浓度为10-2及10-1mg/L时对小球藻的抗氧化指标影响不显著(P>0.05);三种抗生素在1、10、100mg/L浓度时,小球藻细胞中的超氧化物歧化酶活性、丙二醛的含量明显升高,谷胱甘肽含量显著降低(P<0.05),细胞内活性氧自由基大量积累,引起严重的氧化胁迫,从而产生氧化损伤。研究结果表明:低浓度组抗生素通过促进小球藻细胞叶绿素、β-胡萝卜素、可溶性蛋白的生成,加快藻细胞新陈代谢,进而促进小球藻生长,同时能够诱导产生氧化应激。高浓度组抗生素通过抑制小球藻叶绿素、β-胡萝卜素、可溶性蛋白的合成,抑制藻细胞新陈代谢,进而抑制藻细胞的生长,细胞内活性氧自由基大量积累产生氧化损伤。三种喹诺酮类抗生素能够诱导小球藻产生毒性兴奋效应。