淡水微藻对几种抗生素胁迫的响应研究

摘要

抗生素已广泛应用于人们的生活中,但由于误用、滥用抗生素现象加剧以及管理处置不当,大量的抗生素最终进入到水体中,势必会对水体中的微藻产生影响,从而影响整个水生生态系统。为了探讨抗生素对水生生态系统中初级生产者(藻类)的影响以及其作用机制,并准确评估其产生的生态风险,本课题选择左氧氟沙星、氧氟沙星、红霉素作为抗生素代表,以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)(绿藻)和水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)(蓝藻)为试验对象,通过分析两种微藻的生长、生理生化特性、光合活性、细胞周期以及细胞凋亡等参数的变化,探讨淡水微藻对三种抗生素胁迫的响应机制。结果表明:
　　(1)三种抗生素对两种微藻的生长都表现出“低促高抑”的现象。三种抗生素的浓度低于0.1μg/L时促进水华微囊藻的生长,大于10μg/L时则抑制生长;左氧氟沙星、氧氟沙星、红霉素分别低于1 mg/L、10 mg/L和10-2 mg/L时对蛋白核小球藻的生长表现出促进作用,在高于10 mg/L时都表现出抑制作用。红霉素对两种微藻的抑制作用要大于左氧氟沙星和氧氟沙星;水华微囊藻比蛋白核小球藻对三种抗生素更敏感。
　　(2)高浓度的三种抗生素(>1μg/L和10 mg/L)单一及联合作用下,两种微藻的抗氧化酶活性受到显著诱导,丙二醛含量显著增加,引发严重的氧化胁迫,藻的生长受到抑制。而低浓度的抗生素(<1μg/L和10 mg/L)作用下,两种微藻的抗氧化系统无明显变化。
　　(3)低浓度的三种抗生素(<1μg/L)提高了水华微囊藻的叶绿素a含量,促进了光合作用,而在高浓度(>10μg/L)胁迫下,藻细胞被严重损伤,光合活性、电子传递等受到强烈抑制。对于蛋白核小球藻,低浓度的左氧氟沙星和氧氟沙星(<1 mg/L)刺激了其电子传递及光能利用率等,而在高浓度(10 mg/L和100 mg/L)作用下,光合系统发生可逆性失活;低浓度的红霉素(<1 mg/L)对蛋白核小球藻的光合系统无明显影响,高浓度(≥10 mg/L)时严重损伤了光合器官,光能利用率、电子传递速率降低,光系统II不可逆失活。
　　(4)低浓度的左氧氟沙星和红霉素混合后,削弱了低浓度的两种抗生素单一作用于水华微囊藻时产生的促进作用,光合活性也降低;高浓度的两种抗生素混合后,增加了对水华微囊藻光合活性的抑制作用。对于蛋白核小球藻,两种抗生素混合后产生的影响与红霉素单独作用时几乎相一致,表明在两种抗生素的联合作用中,可能红霉素起着主导作用。
　　(5)三种抗生素的浓度较低(≤1μg/L和1 mg/L)时,两种微藻的细胞周期及细胞凋亡无明显变化。但在高浓度(>1μg/L和1 mg/L)的三种抗生素胁迫下,藻细胞的DNA合成、细胞分裂和增殖都被显著抑制,同时细胞凋亡也显著增加,表现出明显的剂量-效应关系。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 抗生素概述

1.3 抗生素对微藻的影响

1.4 本课题的目的和研究内容

1.5 本课题的特色与创新点

第2章 淡水微藻对抗生素胁迫的生理生化响应

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.3 结果与分析

2.4 讨论

2.5 小结

第3章 淡水微藻对抗生素胁迫的光合活性响应

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.3 结果与分析

3.4 讨论

3.5 小结

第4章 抗生素对微藻细胞影响的流式细胞术研究

4.1 引言

4.2 材料与方法

4.3 结果与分析

4.4 讨论

4.5 小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 问题与展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果