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重金属离子Cu对坛紫菜叶状体和丝状体的毒性效应

作　者: 郭翠
导　师: 陈伟洲
学　校: 汕头大学
专　业: 环境科学
关键词: 坛紫菜生活史铜离子相对生长速率光合色素抗氧化系统
分类号: X173
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

人类活动导致海洋环境中的重金属污染日益严重,重金属对藻类的影响越来越引起人们的重视。本文以经济红藻坛紫菜（Porphyra haitanensis）生活史各主要阶段为试材,综合坛紫菜叶状体和自由丝状体中叶绿素a含量、类胡萝卜素含量、藻蓝蛋白含量、藻红蛋白、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性和丙二醛（MDA）含量及藻体生长情况等8项生理生化指标,研究了急性条件（高浓度:0.1mg/L、0.5mg/L、1mg/L、10mg/L和20mg/L;时间:12h,24h,48h和72h）和慢性条件（低浓度:0.005mg/L、0.01mg/L、0.02mg/L、0.05mg/L和0.1mg/L;时间:3d、7d和10d）下重金属离子Cu对坛紫菜的叶状体和丝状体的毒性效应,并在生理生化指标变化的基础上,为坛紫菜养殖中减少铜离子毒害作用提供科学依据,为更好地阐明铜离子对坛紫菜的毒性效应和致毒机理提供了理论依据。通过对实验结果的分析讨论,得到如下结论:1. Cu²⁺≤0.01mg/L时,可以促进坛紫菜叶状体的生长;0.01mg/L<Cu²⁺<0.1mg/L时,叶状体的生长抑制作用并不明显,随着培养时间的增长才会出现明显的抑制;Cu²⁺≥0.1mg/L时,在短时间的培养中,坛紫菜叶状体的生长受到显著的抑制,同时,随着培养时间的增长,叶状体不仅停止生长甚至开始出现腐烂现象,逐渐失去生命活性。坛紫菜的丝状体对Cu²⁺胁迫更为敏感,在急性毒理实验中,在短时间内,较低浓度Cu²⁺下,其生长状况已经受到极显著的抑制现象,甚至开始腐烂,失去生命活性。2.对于坛紫菜叶状体而言,在低浓度Cu²⁺<0.1mg/L的浓度处理组表现出显著的促进作用,叶绿素的含量一直在升高。而在高浓度Cu²⁺≥1mg/L浓度组,随着培养时间的加长,叶绿素的含量迅速的下降。对于坛紫菜丝状体而言,在较高浓度Cu²⁺≥0.1mg/L胁迫下,短时间内,叶绿素含量显著性的下降。在急性条件下,较低浓度Cu²⁺对坛紫菜叶状体类胡萝卜素的有一定的促进作用,但是在高浓度Cu²⁺时,就表现为极显著的抑制。在慢性低浓度Cu²⁺条件下,在整个培养过程中,类胡萝卜素也是呈先升高后降低的趋势。ΑE、ΑC的含量受Cu²⁺影响较大:急性毒理结果中,无论是叶状体还是自由丝状体都显示ΑE、ΑC的波动幅度较大,高浓度Cu²⁺胁迫下,受到明显抑制,低浓度Cu²⁺处理组,两者含量却受到一定促进作用。3.坛紫菜的叶状体在低浓度Cu²⁺（慢性条件）下,MDA含量、SOD和CAT的活性和对照组相比没有明显的差异。高浓度Cu²⁺急性暴露下,MDA含量在培养的过程中有极显著的升高,随之SOD、CAT的活性也迅速的增强。而在自由丝状体中,MDA迅速升高的同时,SOD的含量也显著性的升高,但是在高浓度下SOD活性又迅速的降低。坛紫菜叶状体的抗氧化系统可能比自由丝状体具有更强的抗逆能力:高浓度铜的急性条件下,叶状体SOD活性一直呈现上升趋势,而自由丝状体的SOD活性先上升,最后急剧的下降,说明铜离子对自由丝状体的酶系统产生显著性的影响;从叶状体急性毒理试验的实验结果中,SOD的活性在1mg/L,48h开始出现显著性的差异,且在72h为对照组的2倍,而自由丝状体在1mg/L,24h开始出现显著性差异,72h的SOD活性值是对照组的2.68倍。4.受到Cu²⁺的胁迫后,坛紫菜贝壳丝状体的壳孢子放散量表现出较好的剂量-效应关系,低浓度处理组基本对壳孢子放散量没有影响,而高浓度处理组的壳孢子放散量明显受到Cu²⁺的影响,放散量显著性下降或几乎没有壳孢子放散。5.坛紫菜的叶状体在24h、48h、72h的半抑制浓度可能值为17.77mg/L、12.76mg/L、0.997mg/L,其安全浓度可能为0.0997mg/L;坛紫菜的自由丝状体在24h、48h、72h的半致死浓度的可能值为:3.298 mg/L、0.625 mg/L、0.171mg/L,其安全浓度可能为0.0171 mg/L。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-8
缩略词  8-9
目录  9-12
第一章文献综述  12-20
  1.1 坛紫菜及其生活史  12-15
    1.1.1 坛紫菜的生物学特性  12-13
    1.1.2 坛紫菜的繁殖方式和生活史  13-14
    1.1.3 坛紫菜自由丝状体  14-15
  1.2 重金属与海藻  15-18
    1.2.1 重金属对海藻的影响  15-16
    1.2.2 铜对海藻的毒性效应  16-17
    1.2.3 海藻对重金属的耐性机制与解毒能力  17-18
  1.3 本文的研究目的及意义  18-20
第二章实验方法  20-27
  2.1 实验材料及仪器  20-21
    2.1.1 实验材料  20
    2.1.2 实验仪器  20-21
  2.2 实验方法  21-26
    2.2.1 生长的测定  21
    2.2.2 叶绿素a 和类胡萝卜素含量的测定  21
    2.2.3 藻胆蛋白含量的测定  21-22
    2.2.4 超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定  22-23
    2.2.5 过氧化氢酶（CAT）活性的测定  23-24
    2.2.6 丙二醛（MDA）含量的测定  24-25
    2.2.7 贝壳丝状体放散量的测定  25-26
    2.2.8 半抑制浓度与安全浓度  26
  2.3 统计与分析  26-27
第三章不同浓度的铜离子对坛紫菜叶状体生理生态影响  27-50
  3.1 实验设计  27-28
    3.1.1 急性毒理试验  27
    3.1.2 慢性毒理试验  27-28
  3.2 实验结果  28-41
    3.2.1 不同浓度的铜离子对坛紫菜叶状体生长的影响  28-31
    3.2.2 不同浓度的铜离子对坛紫菜叶状体光和色素的影响  31-37
    3.2.3 不同浓度的铜离子对坛紫菜叶状体抗氧化防御系统的影响  37-41
  3.3 讨论  41-49
    3.3.1 不同浓度的Cu~(2+)对坛紫菜叶状体生长的影响  41-47
    3.3.2 不同浓度的Cu~(2+)对坛紫菜叶状体光合色素的影响  47-48
    3.3.3 不同浓度的Cu~(2+)对坛紫菜叶状体抗氧化防御系统的影响  48-49
  3.4 小结  49-50
第四章不同浓度的铜离子对坛紫菜丝状体的生理生态影响  50-65
  4.1 实验设计  50-51
    4.1.1 自由丝状体实验  50
    4.1.2 贝壳丝状体壳孢子放散实验  50-51
  4.2 实验结果  51-61
    4.2.1 不同浓度的铜离子对坛紫菜自由丝状体生长的影响  51
    4.2.2 不同浓度的铜离子对坛紫菜自由丝状体光合色素的影响  51-52
    4.2.3 不同浓度的铜离子对坛紫菜自由丝状体抗氧化防御系统的影响  52-53
    4.2.4 不同浓度的铜离子对坛紫菜贝壳丝状体壳孢子放散的影响  53-61
  4.3 讨论  61-64
    4.3.1 不同浓度的Cu~(2+)对坛紫菜自由丝状体生长的影响  61-62
    4.3.2 不同浓度的Cu~(2+)对坛紫菜自由丝状体光合色素的影响  62
    4.3.3 不同浓度的Cu~(2+)对坛紫菜自由丝状体抗氧化系统的影响  62-63
    4.3.4 不同浓度的Cu~(2+)对坛紫菜贝壳丝状体壳孢子放散的影响  63-64
  4.4 小结  64-65
第五章结论  65-69
  5.1 Cu~(2+)对坛紫菜生活史各阶段的生理生化综合分析  65
  5.2 坛紫菜叶状体与自由丝状体在Cu~(2+)急性毒性下的IC_(50) 和安全浓度SC  65-67
  5.3 总结  67-69
参考文献  69-76
发表和撰写的论文  76-77
致谢  77

重金属离子Cu对坛紫菜叶状体和丝状体的毒性效应

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