芦苇化感物质对藻类细胞膜选择透性的影响.pdf

黔 0 30 1 12 0 0 7*1 1 A 期 环境科学EN VI RONME N T AL S C I E NC EV o l.2 8,N o.l l N-2 0 0 7芦苇化感物质对藻类细胞膜选择透性的影响李锋民，.2，胡洪营，.，种云霄3，郭美婷，门玉洁，(I 消华大学环境科学与工程系环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京1 0 0 0 8 4;2.中国海洋大学环境科学与工程学院海洋环境与生态教育部重点实验室，青岛 2 6 6 0 0 3;3.华南农业大学资源与环境学院，广州 5 1 0 6 4 2)摘要:以藻类渗出的K 、叮 C.浓度为表征，以l C P-M S 检测为手段，研究了芦苇抑藻化感物质2 一 甲 基乙酞乙酸乙醋(e a t h 价2-m e th y l a c e lo a c e ta te,E M A)对铜绿微囊藻、蛋白核小球藻和普通小球藻细胞膜选择透性的影响.结果表明，在实验条件下，炯绿微囊藻和蛋白 核 小球藻细胞经煮沸完全破坏细胞膜时K 渗出量为1.4 5,1.5 9 p g-(0 c e ll)一 ，当E M A 浓度为2 g-L-时，铜绿微囊蒸RIN白 核小球藻的K 渗出量为1.3 8,1.4 0 p g-(I(f c e l l)一 ，当E R A 浓度为4 m g-L-时，铜绿微囊藻和蛋白核小球藻的K 十 渗出 盆为1.4 4,1.5 8 p g-(l(f ce B)一 ，离子渗出量达到完全 破坏细胞膜最大渗出 量的9 5%以 上 E M A 浓度为4 m g-L-时，普 通小球藻的细胞内K 渗出量为。.6 4 t eg-(I(?c e l l)一 ，仅为完全破坏细胞膜后K 渗出量的3 1.5 9:0.E M A 对时 本,C a r.的渗出 量的影响规律与K 相同.E M A 破坏了铜绿微囊藻和蛋白核小球藻的细胞膜，但对普通小球藻的细胞膜透性没有显著影响，这是E M A 选择性抑藻的机理之一关健词:2 一 甲 基乙 酷乙酸乙酣;化感物质;藻类细胞膜选择透性;芦苇;水华控制巾曰分窦号,X 5 2 空位标 识码 竺 A空A t 约号:0 2 5 0.3 3 1 1 1(2 0 0 7 1 7 7-7 4 5 3 1 1 7E f f e c t s o f A l l e l o c h e mi c a l I s o l a t e d f r o m P h r a g m i t e s c o m m u n i s o n A l g a l Me mb r a n eP e r m e a b i l i t yL I F e n g-m i ni,r,H U H o n g-y in g，C H O N G Y u n-x i a o s,G U O M e i-l in g，M E N Y u-j i e(1.S ta t e K e y J o in t L a b o r a to ry o f E n v iro n m e n ta l S im u l a t io n a n d P o ll u t i o n C o nt ro l,D e p a r t m e n t o f E n v iro n m e n ta l S c ie n ce a n d E n g in e e r i n g,T s i n g h u a U n i v e r s i t y,B e ij i n g 1 0 0 0 8 4,C h i n a;2.K e y l a b o r a t o ry o f M a r i n e E n v i ro n m e n t a l S c i e n ce a n d E c o l o g y,M i n i s t ry o f E d u c a t i o n,C o ll e g eo f E n v iro n m e n ta l S c ie n c e a n d E n g in e e r in g,O c e a n U n iv e r s it y o f C h i n a,Q i n g d a o 2 6 6 0 0 3,C h i n a;3.C o ll e g e o f R e s o u r c e a n d E n v iro n m e n t,A g ri c u l tu r a l U n iv e r s it y o f S o u th C h in a,G u a n g z h o u 5 1 0 6 4 2,C h i n a)A b s t r a c t:E ff l u x o f K ，时，C a io n s f ro m a l g a l c e ll s.s ig n a l s o f c e ll m e m b r a n e p e r m e a b il ity,i n d u c ti v e ly c o u p l e d p l a s m a.s p e c h u m e t r y(I C P-M S)a s d e te c t io n m e th o d o f io n s,t h e p r e s e n t r e s e a r c h i n v e s t ig a t e d e ff e c t s o f a l le l o c h e m i c a l m e h y l-2-m e th y l a c e m a c e ta t e(E M A)i s o l a te d fro m P h r a g m fte s。o n c e ll m e m b r a n e p e r m ea b i l ity o f M ie r o c y s t is a e r u g in o s a,C h lo r e l la p y r e n o d o s a a n d C h l o r e llam d a g a r i s.T h e r e s u lts s h o w e d th a t,w h e n t h e c e l l s w e r e b o il e d f o r 1 0 m i n a n d th e m e m b r a n e w a s d e s t ro y e d a b s o l u te ly,th e K e ff l u x o f M.a e r u g in o sa a n d C.p y r e n o id o s a w e r e 1.4 5 a n d 1.5 9 p g-(1 0 c e ll)一 ，r e s p e c t iv e l y.W h e n t h e c o n c e n tr a t io n o f E M A w a s 2 m g-L-，th e K efflux o f M.a e r u g ir eo s a a n d C.p y m m id a s a w e r e 1.3 8 a n d 1.4 0 p g-(1 0 c e l l)一 ，r e s p e c t i v e ly.T h e K e ff l u x o f M.a e r u g i a o s a a n d C.4 mg-L-。K e ff l u x o f C.v u l a g a r u w a s 0.6 4 p g-(I O P c e ll)一 ，w h ic h w a s o n ly 3 1.5%o f to t a l K a m o u n t i n C.m la g a r is.E ff e c ts E M Aa n e f fl u x o f M g a n d C a w e re s i m ila r to t h o s e o f K .T h e r e s u l ts in d ic a te d th a t E M A d e s t ro y e d t h e c e ll m e m b r a n e o f M.a e n eg i-s u a n dC.p y r e n o i d o s a b u t n o t C.m 协 a r i a.T h i s i s o n e o f t h e m e c h a n i s m s o f E M A s p e c i e s-s e l e c t i v e a n t i a l g a l.K e y，“山,e a t h y l-2-m e t h y l a c e t o a c e t m e;a l l e l o c h e m i c a l e;a l g a l m e m b ra n e p e r m e a b i l i t y;P h r a g m i t e s;w a t e r b l o o m c o n t ra 某些水生植物产生的化感物质能抑制有害藻类的生长，化感物质抑藻成为一种较有前景的藻类控制技术 7-3 .各国 研究者已经发现多种具有分泌抑藻化感物质能力的水生植物，并从不同的植物中提取出几种具有良好抑藻效果的化感物质 但化感物质抑制藻类的机理研究仍很缺乏4 1.在化感物质抑制杂草、农作物的研究中发现，某些化感物质能破坏细胞膜的完整性，使细胞内物质大量渗出，渗出液的 电 导 率增加5 .脱氢中美菊素C(D H Z)破坏黄瓜幼苗细胞膜从而抑制其生长.0.1%的玫瑰草香油能破坏细胞膜，使酵母菌细胞内r渗出 s .接触一定量的化感物质的酵母菌、甜菜、玉米等受试生物的 细 胞膜被破 坏，细 胞内K 流 失【i-9 前期研究从芦苇中分离到的具有强抑藻能力的化感物质 2 一 甲基乙酞乙酸乙醋(ca t h y l-2-m e t h y la c e t o a c e t a t eE M A)。该物质能选择性地抑制铜绿微收翩日期;2 0 0 6-1 2-1 2;修订日期二 2 11 0 7-0 5-2 7若金项目:国家“十五，科技攻关计划项目(2 0 0 3 B A 8 0 9 B 0 4-0 2);N S F C-i s 重大国际合作项目(2 0 4 7 7 0 2 日作者简介:李锋民(1 9 7 5-)，男.博士，讲师，主要研究方向为环境 生物学，E-m a i l:H.0 1.-d.二 舟通讯联系人，E-m a 0:h y h u l e s i n g h-e d-e n万方数据2 4 5 42 8卷囊藻和蛋白核小球藻的生长，但不能抑制普通小球藻的生长。.本文研究了E M A对蛋白核小球藻(C h lo r e l l a p y r e w id o s a)、铜绿微囊藻(M i c r o c y s t isa e r u g i n o s a)和普通小球藻(C h lo r e l l a v u l a g a r i s)等3 种藻类的细胞膜选择透性的影响。以期为揭示 E M A抑制藻类的机理和利用 E M A进行有害水华控制奠定理论基础.1 材料与方法1.3 分析方法 利用O P T I M A 3 3 0 0 R L 型P E 全谱直读等离子体质谱仪(I n d u c tiv e ly C o u p l e d P l a s m a M a s s S p e c tr o m e t ry,I C P-M S)测定上清液中K,C a,M g 含量.仪器主要指标:波长范围为1 6 5 一 7 8 2 n m;I C P 观测方式采用径向(垂直炬)观测;谱线稳定强度I%h 一 ;波长稳定性 1 In g-L )的E M A 能显著增加铜绿微囊藻和 蛋白 核小球藻内K 、M 9 2,C a 的渗出 量，当E M A 为2 m g-L-或4 m g-L-时，各金属离子渗出量达到完全破坏细胞膜最大渗出量的9 5%以上，说明E M A 破坏了铜绿微囊藻和蛋白核小球藻的细胞膜.但E M A对普通小球藻的细胞内金属离子渗出量影响不大.这可能是 E M A选择性抑制铜绿微囊藻和蛋白核小球藻而不能抑制普通小球藻的机理之一 41 5 6 7 8 9 l o t 1 1 1 1 2 1 1 3 1参考文献:I G m m E M.A l le l o p a t h y o f a tp t m ie-t m ro p h s 习.C r i t i c a l R e v i e w s h P l a n t S c i e n c e s,2 0 0 3,2 2:3 1 3-3 3 9.【2 N a t a l S,m o v e Y,H-.M.A I 叫 g r o w t h h,h i b it io,e ff e c t s a n d i n d u c e m e n t m o d e,场p l a n t-p r o d u c i n g p h e n o l s 7 1.W s t e r R e x a r c b,2 0 0 1,万:1 9 5 5-1 8 5 9.【3 1 L i n in g M,v a n G e e s t G,S c h e ff e r M.I m p o r ta n c e o f n u tr i e n t 1 4 1 1 5 1c o m p e t i t io n e n d.1 le l o p s t h ic e(-6 in e u p p r e a s io n o f t b e B e e n a l g aS-,-d.-涌 liq u a a切 阮m a c m p b 厂 C h-E l u d e s a n dM y r i o p h y l lu m J).H y d m b i o lo g ia,2 0 0 6,$5 6:2 0 9 一 2 2 0G n i a a d o w k a A,B o p t e k R.A l le l o p a t h i c i n te i o m,b e t w e e np la it s.M u f t i s it e a c t io n o f a l l e l o e b e n d e W.J).A c ts P h y s i o l o g i-P l m n m u m,2 0 0 5,2 7:3 9 5-4 0 7.D a y m t F E,W a t w n s B,G a h m l a J C G,“a l.P h y tm e u e i t y o fq.-i a a i&:p h y a i o l a g i a a l-p o n a e s a n d a we t a r a l r g a i t a m e w J l.P e s t i o i d e B im h e m ie tr y m td P h y s i o l o g y,1 9 9 9,6 5(1):巧一 2 4P mh a r A,H i l i P,V e n e m R G,a a l.A a t i m i c m b i a l wt io o fP-1-。1(C y m b o p n g o n m a r t i n i i).S o m h y c a。G丁F h y to c h e m ie t r y,2 0 0 3,幻:5 6 9 一 5 7 5R i ce E L.A l W a p a t 勺 M I.(2 n d e d it io n).L o n d o n:A c a d e a d cP ro s,.1 9 8 4.E i n h e ll i g F.M e c h a n i s m试 喇.成a l l e lce h e m i c e s 1).A B e l o p a t h y l m n W,1 9 9 5,5:9 6 一 1 6G a b n d o J C G,H e ma n d a A,D a y a n F E,a以_ D e h y d m r a l o md nC,a:m w v l s e s g u i W r p-f i d e,c a u s e s r a p id禅.-b-1-h p J 1.P h y t ce h e m i s n y,1 9 9 9,5 2:8 0 5 一 8 1 3.uF M,物 H Y.I s o l a ti o n a n d c h a r a c t。二 训 成a rav e l a n t ia wa l le lo c h e m i c a l f ro m P h r o g in i i r t 1 一A p p l i e d a n dF.n v i-W M i c ro b i o lo g y,2 0 0 5,，卜6 5 4 5 一 6 5 5 3.R a c k et M,F a h s e l t D,D a v i d e o n R D,e t a l.E ff e c t s o f ra p p e r。w i l d a m i d t o l e r a n t s t r e i m t o f t h e li c h e n p h o to b i o n t T r e b o u e ia era(C h lo m p h y u)m id p o s s i b le t o l e-m x h a n is m a J l.A m W v e e o fE n v i-W C o n t a m in a t i o n e n d T o x i w l o gy.2 0 0 3,4 5(2):1 5 9-1 6 7.F r a n k l i n N M,S t a u b e r J L,U r n R P,a l.T o x i c i ty o f m e w lo u x tu re s to a t m p i c e l G e a h w a t e r a l g a(C h l o m d l a 即.):T h e e Q t o fiv t e m e ti-b e-c o p p e r,r a d m iu m,a n d ti o o o u m e ta l a ub i n d i n g a n d u p m k e 1 .E n v i r o n m e n t a l T o x i c o l og y e n d C h e m is tr y,2 0 0 2,2 1 01):2 1 1 2 一 2 4 2 2.B a i s H P,Y e pc h e d u R,G i l ro y S,e以.A l l e l o p a h y a n d e x o ti cp l a n t i n v a s i o n:fm m m o le c u l e s e n d g e n e s t o e p m i m i n te m e ti o m J .S c i e n c e.2 0 0 3,3 0 1:1 3 7 7 一1 3 8 0.B l a c k h a l l M L,C o m n b e e 1 S.F it R.T h e r e l a ti o n s hi p b e t w e e n-c m d s n t s u p p l e m e o w e n d o x i d a ti v e s om a s i n re o m l t r a om p l-t，栖 :A r e v i e w J .A e M.J o u rn a l,2 0 0 4,5 0(5):4 5 1-4 5 7.李锋民，胡洪营，门玉洁，等.化感物质对小球藻抗氧化体系酶活性的影响 J .环境科学.2 0 0 6.2 7(1 0):2 0 9 1 一 2 0 9 4.万方数据