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典型有机磷阻燃剂对铜绿微囊藻生长的影响及机理研究认领

被引量： 1

作者：

艾思洁

学位授予单位：

中南民族大学

摘要：

有机磷系阻燃剂作为一种高效、低烟、低毒的阻燃剂,在生活中的应用愈加广泛,磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)和磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯(TDCPP)作为典型的、常见的氯代有机磷阻燃剂(Cl-OPFRs),近年来在水环境中被频繁检出,其带来生态环境和健康安全问题日益引发关注。已有文献报导Cl-OPFRs的生物毒性,但其在水环境的生态风险评估尚有不足。铜绿微囊藻在维持水生态系统平衡和稳定中扮演着至关重要的角色,与蓝藻水华的发生息息相关。本实验选取TCEP和TDCPP为模式化合物,以铜绿微囊藻PCC7806为研究对象,从氧化应激水平和光合活性响应等方面探讨Cl-OPFRs对蓝藻水华发生与抑制的机理,同时对微囊藻毒素的释放进行检测和预测,得到了以下结论:(1)TCEP和TDCPP对铜绿微囊藻生长的影响均呈现典型的Hormesis效应特性,即在低浓度(TCEP 0.05～0.5 mg/L;TDCPP 0.5～1 mg/L)下刺激生长,高浓度(TCEP 50～250 mg/L;TDCPP 5～10 mg/L)抑制生长。且不同浓度TCEP和TDCPP暴露下,光合色素(叶绿素、类胡萝卜素和藻胆素等)和光合放氧速率与细胞生长具有相似的变化趋势。(2)从铜绿微囊藻活性氧(ROS)水平和抗氧化系统相关酶活性的变化,初步探究两种Cl-OPFRs对藻细胞生长影响的机理。结果显示,在低浓度TCEP和TDCPP暴露条件下,铜绿微囊藻细胞内ROS和丙二醛(MDA)含量轻微降低,抗氧化系统处于稳定状态;但当TCEP和TDCPP浓度分别在高于5 mg/L和50mg/L时,细胞内ROS显著增加(P<0.05),此时膜脂过氧化水平MDA与ROS表现出相同的变化趋势,在此阶段抗氧化系统超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)表现活跃,为清除机体内过量的ROS发挥着积极作用,但并未缓解氧化应激反应。(3)通过研究两种Cl-OPFRs对细胞光合活性的影响,分析TCEP和TDCPP对铜绿微囊藻光合作用的影响机制。低浓度TCEP和TDCPP促进了铜绿微囊藻的色素含量、光系统I(PS I)环电子传递活性以及光合放氧速率,此阶段光合作用将光转化为能量,从而促进了微藻的生长;运用荧光定量以及蛋白免疫印迹证明了低剂量Cl-OPFRs刺激了NAD(P)H脱氢酶(NDH-1)的活性,其介导的环电子传递活性的升高,与类胡萝卜素等光合色素协调工作,共同降低了细胞内ROS的产生,促进了蓝藻的生长。但是,高浓度TCEP和TDCPP通过光系统II(PS II)和PS I之间的不平衡,致使生长和光合放氧活性受到严重抑制。叶绿素荧光诱导、77K荧光发射光谱和光系统化学计量学结果表明,高浓度TCEP和TDCPP抑制了状态转换,固定细胞进入状态I,提高了PS II/PS I的比率。PS II/PS I比值的升高造成了两个光系统之间的不平衡,最终导致活性氧的过度产生,从而对细胞生长产生不利影响。(4)TCEP和TDCPP促进了铜绿微囊藻微囊藻毒素-LR(MC-LR)的分泌,且随着TCEP和TDCPP浓度升高,其促进的效果越明显。与此同时,TDCPP还促进了铜绿微囊藻类色氨酸物质和类酪氨酸物质的释放,这类物质的动态释放规律有可能作为铜绿微囊藻MC-LR释放的预测参量之一。

摘要译文

关键词：

氯代有机磷阻燃剂; 铜绿微囊藻; 光合系统; 活性氧; 微囊藻毒素-LR

学位年度：

2022

学位类型：

硕士

学科专业：

生物工程

导师：

王海英张芯

中图分类号：

X592[农用化学物质、有毒化学物质污染及其防治⑨];X173[环境植物学]

学科分类号：

0713[生态学];080707[能源环境工程];082803[农业生物环境与能源工程];083002[环境工程];083001[环境科学];083610[环境生物工程]

D O I：

10.27710/d.cnki.gznmc.2022.000851