重金属镉Cd2+和铅Pb2+胁迫对两种硅藻的毒理学效应

论文摘要

工业技术的快速发展带来了人类文明的进步,但含有大量重金属离子的工业废水排入河流、湖泊、江河及海洋水体中,对土壤及水体造成严重的污染。重金属离子在水生动物和水生植物中积累和传递,不仅严重影响水生动物和水生植物的生长发育,亦可进入食物链危害人类健康。硅藻植物是水生栖息地中异养生物的食物和氧气的来源,是重要的初级生产力,直接影响生物链的循环。重金属离子可通过各种方式进入水体,作用于藻类等初级生产者,进入到食物链中影响整个水生生态系统和人体健康。该研究通过纯化培养得到淡水底栖硅藻微尼海双眉藻[Halamphora veneta（Kützing）Levkov]和克鲁姆双菱藻（Surirella crumena Brébisson）,用重金属镉（Cd2+）和铅（Pb2+）对其进行单一急性毒性实验,测定微尼海双眉藻和克鲁姆双菱藻经重金属Cd2+和Pd2+胁迫后的生长趋势、叶绿素a含量、抗氧化酶活性（SOD、CAT、MDA）、rbc L、psb A基因表达量变化及形态学变化。结果表明:1.微尼海双眉藻在重金属Cd2+和Pb2+胁迫时,细胞密度在胁迫初始阶段呈现出促进作用,在长期胁迫时细胞密度显著下降。克鲁姆双菱藻经重金属Cd2+和Pb2+胁迫后,细胞密度明显下降。2.微尼海双眉藻经重金属Cd2+和Pb2+胁迫后,叶绿素a含量在24 h-48 h胁迫下呈现先上升后下降的趋势,当胁迫时间延长至72 h后,叶绿素a含量显著降低;克鲁姆双菱藻在重金属Cd2+和Pb2+胁迫下,叶绿素a含量波动较为明显,总体呈现出下降趋势。这可能由于长时间的重金属胁迫影响了藻类正常的新陈代谢和生理生化过程,破坏了藻体的叶绿体功能,导致叶绿素含量降低,光合作用降低。3.微尼海双眉藻在重金属Cd2+和Pb2+胁迫下,其SOD和CAT酶活性受到抑制,MDA含量增加;克鲁姆双菱藻在Cd2+和Pb2+胁迫下,其SOD酶活性升高,CAT酶活性受到抑制,MDA含量上升。4.微尼海双眉藻经重金属Cd2+和Pb2+胁迫后,rbc L和psb A m RNA基因表达水平均呈现“下降-上升”的现象,但在长时间胁迫下,激发了藻体内应激反应;克鲁姆双菱藻经重金属Cd2+和Pb2+胁迫后,rbc L和psb A m RNA基因表达水平上调,说明藻细胞在受到有害物质刺激时,启动了修复机制,增加了蛋白的合成。5.微尼海双眉藻经Cd2+处理后藻细胞形态未出现明显变化,而经Pb2+处理后,细胞出现变形,背缘略凸起,腹缘凹入,两端略有凹凸。克鲁姆双菱藻在Cd2+处理后藻细胞壳面近椭圆形,棘状突起消失不见;而经Pb2+处理后,细胞形态棘状突起不明显。本研究结果显示,重金属胁迫后微尼海双眉藻和克鲁姆双菱藻的生长趋势、叶绿素a含量、抗氧化酶活性、形态特征和基因表达水平均会发生变化,因此这两种硅藻可以作为监控水环境中重金属Cd2+和Pb2+污染程度,还可评估重金属Cd2+和Pb2+的毒性效应。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 硅藻植物的概述
•     1.1.1 硅藻植物的形态结构及生殖方式
•     1.1.2 硅藻植物的研究价值及应用
•   1.2 重金属对硅藻毒理学的研究进展
•     1.2.1 重金属胁迫对硅藻生长的影响
•     1.2.2 重金属胁迫对硅藻生理生化的影响
•     1.2.3 重金属胁迫对硅藻抗氧化酶活性的影响
•     1.2.4 重金属胁迫对硅藻基因表达的影响
•     1.2.5 重金属胁迫对硅藻形态变化的影响
•   1.3 研究目的意义
• 2+和铅Pb²⁺胁迫对硅藻生长的影响'>第2章 重金属镉Cd²⁺和铅Pb²⁺胁迫对硅藻生长的影响
•   2.1 引言
•   2.2 材料与方法
•     2.2.1 主要仪器与试剂
•     2.2.2 实验藻种培养
•     2.2.3 急毒性实验设置
•     2.2.4 细胞密度测定
•     2.2.5 数据分析
•   2.3 结果与讨论
• 2+胁迫对硅藻生长的影响'>    2.3.1 镉Cd²⁺胁迫对硅藻生长的影响
• 2+胁迫对硅藻生长的影响'>    2.3.2 铅Pb²⁺胁迫对硅藻生长的影响
• 2+和铅Pb²⁺胁迫后EC'>    2.3.3 镉Cd²⁺和铅Pb²⁺胁迫后EC
•     2.3.4 讨论
•   2.4 小结
• 2+和铅Pb²⁺胁迫对硅藻叶绿素a含量的影响'>第3章 重金属镉Cd²⁺和铅Pb²⁺胁迫对硅藻叶绿素a含量的影响
•   3.1 引言
•   3.2 材料与方法
•     3.2.1 主要仪器与试剂
•     3.2.2 实验设置
•     3.2.3 叶绿素a含量测定
•     3.2.4 数据分析
•   3.3 结果与讨论
• 2+胁迫对硅藻叶绿素a含量的影响'>    3.3.1 镉Cd²⁺胁迫对硅藻叶绿素a含量的影响
• 2+胁迫对硅藻叶绿素a含量的影响'>    3.3.2 铅Pb²⁺胁迫对硅藻叶绿素a含量的影响
•     3.3.3 讨论
•   3.4 小结
• 2+和铅Pb²⁺胁迫对硅藻抗氧化酶活性变化的影响'>第4章 重金属镉Cd²⁺和铅Pb²⁺胁迫对硅藻抗氧化酶活性变化的影响
•   4.1 引言
•   4.2 材料与方法
•     4.2.1 主要仪器与试剂
•     4.2.2 实验设置
•     4.2.3 粗酶液的提取
•     4.2.4 超氧化物歧化酶（SOD）测定
•     4.2.5 过氧化氢酶（CAT）测定方法
•     4.2.6 丙二醛（MDA）测定方法
•     4.2.7 数据分析
•   4.3 结果与讨论
• 2+和铅Pb²⁺胁迫对硅藻SOD酶活性的影响'>    4.3.1 重金属镉Cd²⁺和铅Pb²⁺胁迫对硅藻SOD酶活性的影响
• 2+和铅Pb²⁺胁迫对硅藻CAT酶活性的影响'>    4.3.2 重金属镉Cd²⁺和铅Pb²⁺胁迫对硅藻CAT酶活性的影响
• 2+和铅Pb²⁺胁迫对硅藻MDA含量的影响'>    4.3.3 重金属镉Cd²⁺和铅Pb²⁺胁迫对硅藻MDA含量的影响
•     4.3.4 讨论
•   4.4 小结
• 2+和铅Pb²⁺胁迫对硅藻光合作用相关基因表达变化的影响'>第5章 重金属镉Cd²⁺和铅Pb²⁺胁迫对硅藻光合作用相关基因表达变化的影响
•   5.1 引言
•   5.2 材料与方法
•     5.2.1 主要仪器与试剂
•     5.2.2 实验设置
•     5.2.3 总RNA的提取
•     5.2.4 cDNA的合成
•     5.2.5 荧光定量PCR
•     5.2.6 数据分析
•   5.3 结果与讨论
• 2+和铅Pb²⁺胁迫对硅藻rbcL基因表达的影响'>    5.3.1 重金属镉Cd²⁺和铅Pb²⁺胁迫对硅藻rbcL基因表达的影响
• 2+和铅Pb²⁺胁迫对硅藻psbA基因表达的影响'>    5.3.2 重金属镉Cd²⁺和铅Pb²⁺胁迫对硅藻psbA基因表达的影响
•     5.3.3 讨论
•   5.4 小结
• 2+和铅Pb²⁺胁迫下硅藻的形态学变化'>第6章 重金属镉Cd²⁺和铅Pb²⁺胁迫下硅藻的形态学变化
•   6.1 引言
•   6.2 材料与方法
•     6.2.1 主要仪器与试剂
•     6.2.2 重金属胁迫培养
•     6.2.3 标本保存及处理
•     6.2.4 标本的封片制作
•     6.2.5 扫描电子显微镜观察标本的准备
•     6.2.6 标本的观察与鉴定
•   6.3 结果与讨论
• 2+和Pb²⁺胁迫96h后硅藻显微形态变化'>    6.3.1 重金属Cd²⁺和Pb²⁺胁迫96h后硅藻显微形态变化
• 2+和Pb²⁺胁迫96h后硅藻亚显微形态变化'>    6.3.2 重金属Cd²⁺和Pb²⁺胁迫96h后硅藻亚显微形态变化
•     6.3.3 讨论
•   6.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的学术论文
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 贾坤

导师: 范亚文

关键词: 重金属,微尼海双眉藻,克鲁姆双菱藻,生态毒理学

来源: 哈尔滨师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用

单位: 哈尔滨师范大学

基金: 国家自然科学基金项目31470308,项目批准号31870187

分类号: X171.5

总页数: 96

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