藻类荧光对镉与铜联合毒性响应规律的研究

摘要

本课题以水中常见重金属镉(Cd2+)和铜(Cu2+)为目标污染物，以铜绿微囊藻为受试藻，研究了在温度、湿度、光暗周期恒定的条件下单一毒性及联合毒性对铜绿微囊藻荧光指标（叶绿素荧光强度、叶绿素a浓度的荧光强度）、细胞指标（藻密度、叶绿素a含量、细胞形态）及分子指标（SOD活性、藻蓝蛋白含量）的影响，研究三者之间的关联关系，对利用藻类的荧光性检测水质毒性的完善具有重要的理论和实际意义。研究结果如下:
　　1)单一重金属毒性暴露表明，不同重金属对铜绿微囊藻的毒性影响不同，在铜绿微囊藻毒性试验中Cd2+＜Cu2+的毒性。
　　2)重金属联合毒性对铜绿微囊藻藻密度和叶绿素a含量显示为剂量效应的关系，暴露组中藻密度和叶绿素a含量均小于对照组，且随着暴露浓度的增加抑制越显著;在重金属暴露的同时藻细胞形态也有所变化，细胞出现堆积、破碎溶解现象，细胞器受损从而影响光合作用呼吸作用等，导致其他指标的变化。
　　3)由于叶绿素a含量随着重金属浓度的变化而变化，所以叶绿素a浓度的荧光强度也随之变化，研究结果表明叶绿素a浓度的荧光强度与分光光度计下测定叶绿素a含量变化相一致;随着重金属暴露浓度的变化，铜绿微囊藻的光合作用受到不同程度的抑制作用，影响藻的荧光强度，复合暴露浓度中Cd2+低浓度(＜0.2 mg·L-1)的时候荧光强度表现为先升后降，高浓度（≥0.2 mg·L-1）时随着时间的变化不断降低。
　　4)重金属复合暴露低浓度时超氧化物歧化酶SOD活性增加，但随着暴露浓度的增加SOD活性降低;重金属联合毒性对藻蓝蛋白的合成表现出抑制作用，浓度越高抑制作用越明显。
　　在重金属镉(Cd2+)和铜(Cu2+)共存时对铜绿微囊藻的毒性指标表现为协同作用。铜绿微囊藻藻密度、叶绿素a含量、叶绿素荧光强度和藻蓝蛋白含量与重金属复合浓度呈负相关的关系;荧光强度在重金属浓度对微藻有一定的影响但还未出现损伤时与上述参数呈正相关关系，当重金属对微藻有一定影响之后随着时间变化细胞结构受到损伤时与上述参数呈先正相关后负相关的关系。荧光强度受抑制程度与SOD活性和细胞结构形态的破坏程度呈正相关关系，由此可见铜绿微囊藻受重金属胁迫的情况可以利用荧光特性的变化来反映。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究目的及意义

1．2 生物测试法研究现状

1．2．1 鱼类毒性试验

1．2．2 蚤类毒性试验

1．2．3 发光细菌毒性试验

1．3 藻类毒性研究进展

1．3．1 利用藻类的生长抑制实验检测环境毒物

1．3．2 利用叶绿素、胡萝卜素和总蛋白含量的变化作为测定指标

1．3．3 利用藻类光合作用的变化来检测环境毒物

1．3．4 以藻类荧光量变化测定毒性

1．4 镉和铜生物毒性研究现状

1．5 研究内容

第2章 前期试验

2．1 实验仪器和试剂

2．2 供试藻的选取

2．3 藻种的培养

2．4 铜绿微囊藻的获取

2．5 铜绿微囊藻藻液特征参数的确定

2．5．1 铜绿微囊藻叶绿素荧光激发波长与发射波长的确定

2．5．2 不同狭缝宽度下荧光强度与吸光度的曲线

2．6 重金属污染物的选取

2．6．1 重金属的选择依据

2．6．2 重金属离子标准溶液的配置

2．7 本章小结

第3章 铜绿微囊藻对重金属毒性的响应

3．1 试验仪器和材料

3．2 试验试剂

3．3 试验方法

3．3．1 藻密度的测定

3．3．2 叶绿素a含量的测定

3．3．3 叶绿素荧光强度的测定

3．3．4 叶绿素a浓度荧光强度的测定

3．3．5 藻细胞超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定

3．4 试验结果与讨论

3．4．1 铜对铜绿微囊藻的影响

3．4．2 镉对铜绿微囊藻的影响

3．5 本章小结

第4章 Cd2+单独暴露时对铜绿微囊藻的毒性响应

4．1 实验仪器

4．2 试验试剂和材料

4．3 试验方法

4．3．1 藻密度的测定

4．3．2 叶绿素a含量的测定

4．3．3 叶绿素荧光强度的测定

4．3．4 叶绿素a浓度荧光强度的测定

4．3．5 超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定

4．3．6 铜绿微囊藻藻蓝蛋白含量的测定

4．4 试验结果与讨论

4．4．1 Cd2+单独暴露时对铜绿微囊藻藻密度的影响

4．4．2 Cd2+单独暴露时对铜绿微囊藻叶绿素a含量的影响

4．4．3 Cd2+单独暴露时对铜绿微囊藻叶绿素荧光强度的影响

4．4．4 Cd2+单独暴露时对铜绿微囊藻叶绿素a浓度荧光强度的影响

4．4．5 Cd2+单独暴露时对铜绿微囊藻SOD的影响

4．4．6 Cd2+单独暴露时对铜绿微囊藻藻蓝蛋白含量的影响

4．5 本章小结

第5章 重金属联合毒性对铜绿微囊藻的毒性响应

5．1 实验仪器

5．2 试验试剂和材料

5．3 试验方法

5．3．1 铜绿微囊藻细胞形态的测定

5．4 试验结果与讨论

5．4．1 联合毒性对铜绿微囊藻藻密度的影响

5．4．2 联合毒性对铜绿微囊藻叶绿素a含量的影响

5．4．3 联合毒性对铜绿微囊藻细胞形态的影响

5．4．4 联合毒性对铜绿微囊藻叶绿素荧光强度的影响

5．4．5 联合毒性对铜绿微囊藻叶绿素a浓度的荧光强度的影响

5．4．6 联合毒性对铜绿微囊藻SOD活性的影响

5．4．7 联合毒性对铜绿微囊藻藻蓝蛋白含量的影响

5．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢