普通小球藻对两种PPCPs暴露的响应和适应机制

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本文以两种典型的药品和个人护理品——三氯生(毒性大)和卡马西平(持久性强)作为研究对象,探究了两种PPCPs对普通小球藻光合毒性和生理毒性机制。以西瓜皮浸提液作为有机质类的环境因素,研究了天然有机质对暴露于两种PPCPs普通小球藻的毒性以及适应性的区别。得到的研究结果如下:(1)三氯生对普通小球藻的生长具有显著的抑制作用,并存在明显的时间-剂量-效应关系。三氯生可以降低普通小球藻的细胞活力,引起藻细胞内部结构的变化,藻细胞内活性氧(ROS)积累,在12 h时1ppm的处理组ROS积累量达到了峰值,抗氧化酶CAT和SOD活性出现先升高后降低的趋势,而脂质过氧化产物MDA持续升高,叶绿体、线粒体和细胞膜的活性氧积累,其中线粒体积累的量最多。三氯生抑制和破坏了光合色素的合成,最大抑制率达到了78.01%,阻断了QA到QB的电子传递过程,显著抑制普通小球藻光合系统II的活性,从而抑制普通小球藻的光合作用效率。(2)卡马西平对普通小球藻也有一定的抑制作用,并存在明显的时间-剂量-效应关系。卡马西平能降低普通小球藻的细胞活力,引起细胞凋亡。高浓度的卡马西平使单位细胞的叶绿素含量显著降低,最大抑制率为86.58%,光合参数Fv/Fm、YⅡ、q P和ETR先降低之后缓慢恢复,整个实验周期内高浓度卡马西平处理组普通小球藻的NPQ都显著增加。此外,卡马西平对普通小球藻快速光响应曲线有明显的抑制作用,光能利用效率(α)和最大电子传递速率ETRmax都显著降低。半饱和光强Ik在实验前期显著升高,后期高浓度处理组普通小球藻的半饱和光强Ik显著降低。(3)较低浓度的西瓜皮水浸提液对普通小球藻的生长和光合有显著的促进作用,添加西瓜皮水浸提液的普通小球藻细胞数显著增多,光合效率和电子转移速率明显升高,最大值为对照的1.55倍。西瓜皮水浸提液对三氯生和卡马西平处理下的普通小球藻的细胞活力、光合参数的影响有明显差别。西瓜皮水浸提液对三氯生处理组的细胞活力没有显著影响,但可以缓解卡马西平对藻细胞生长的抑制作用以及细胞膜损坏的程度。西瓜皮水浸提液的存在会加重三氯生对普通小球藻的光合毒性作用,而卡马西平刚好相反,添加西瓜皮水浸提液后,卡马西平对普通小球藻的光合效率和电子传递速率的抑制有明显的减缓作用。
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