低浓度混合抗生素对普通小球藻的联合毒性效应及机理

论文摘要

药物与个人护理品（PPCPs）作为一大类新型环境污染物,种类繁杂,使用量巨大,它们的环境行为和毒理效应近年来受到人们越来越多的重视。其中,抗生素类化合物在各类环境中被频繁检出,且具有一定生物活性,对各类生物及人体健康造成潜在风险,但其生态毒理数据严重不足。在水环境中,各类抗生素往往呈“混合-持久-低剂量”的暴露特征,但目前大多数研究仅集中在高剂量抗生素的单独生物毒性,联合毒性的研究极其匮乏。因此,亟需开展低浓度混合抗生素对水生生物的联合毒性研究。本论文以红霉素（erythromycin,ERY）、恩诺沙星（enrofloxacin,ENR）和磺胺甲恶唑（sulfamethoxazole,SMX）三种常见的抗生素做为目标化合物,研究它们对非靶标生物普通小球藻（Chlorella vulgaris）的单独以及联合毒性效应。在此基础上,选择其中毒性相对较大的两种ERY和ENR,从小球藻对它们的生理响应出发并深入到基因转录水平,探索低浓度混合抗生素对C.vulgaris的联合作用机理,主要得出如下结果:（1）几种抗生素对小球藻的基础毒性试验结果表明:ERY、ENR和SMX对C.vulgaris的96 h-EC50分别为86、125和1 673μg/L,故毒性大小顺序为ERY>ENR>SMX。但在较低浓度时,它们都显著促进了藻类生长。联合毒性实验结果表明,三种抗生素两两联合暴露时,对C.vulgaris的联合毒性作用类型均为协同效应。（2）小球藻抗氧化防御系统的研究发现:ERY和ENR的暴露使C.vulgaris体内丙二醛（MDA）含量升高,这表明两种抗生素均对C.vulgaris造成了氧化损伤。另外,C.vulgaris体内的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）以及谷胱甘肽还原酶（GR）的活性也均出现不同程度的升高。还原型谷胱甘肽（GSH）和氧化性谷胱甘肽（GSSG）含量的升高也表明了抗生素的暴露使C.vulgaris受到了氧化胁迫。联合毒性实验表明,ERY和ENR联合可以协同地增加抗氧化酶的活性以及MDA、GSH和GSSG的含量。（3）小球藻三种光合作用相关基因（psaB、psbC和chlB）的表达量的研究发现:实时荧光定量PCR技术检测出的三种基因的转录丰度在ERY和ENR的作用下均有升高的趋势,并且两者联合可以协同增加三种基因的转录丰度。叶绿素含量在两种抗生素的作用下出现了低促高抑的现象,即低浓度（<0.03 mg/L）时刺激叶绿素合成,高浓度时（>1 mg/L）抑制,但两种抗生素在低浓度联合时可以显著抑制叶绿素的含量。综合以上研究结果,我们发现ERY、ENR和SMX对C.vulgaris的生长的影响也表现为“低促高抑”现象,并且它们两两联合时具有显著协同作用。低浓度ERY和ENR联合时的作用机理可以从小球藻的抗氧化防御系统和光合基因表达中得到启发和印证。该研究为低浓度混合抗生素在淡水环境中联合暴露的生态风险评估提供科学依据。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 1 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 抗生素概述
•     1.2.1 抗生素简介
•     1.2.2 抗生素的来源及分布
•     1.2.3 抗生素污染现状及生态风险
•   1.3 抗生素对藻类的影响
•     1.3.1 抗生素对藻类的毒性效应
•     1.3.2 抗生素对藻类的致毒机理
•     1.3.3 抗生素对藻类的联合毒性作用
•   1.4 实时荧光定量PCR（RTQ-PCR）技术
•   1.5 本课题的研究内容和研究意义
•     1.5.1 研究内容
•     1.5.2 研究意义
• 2 低浓度混合抗生素对C.vulgaris生长的影响
•   2.1 引言
•   2.2 实验部分
•     2.2.1 实验材料和仪器
•     2.2.2 BG11培养基的配制
•     2.2.3 藻细胞的接种与生物量的测定
•     2.2.4加药实验
•     2.2.5 蛋白含量的测定
•     2.2.6 数据处理与统计
•   2.3 结果与讨论
•     2.3.1 单一抗生素对C.vulgaris生长的影响
•     2.3.2 混合抗生素对C.vulgaris的联合毒性
•     2.3.3 蛋白含量的变化
•   2.4 本章小结
• 3 低浓度混合抗生素对C.vulgaris抗氧化系统的影响
•   3.1 引言
•   3.2 实验部分
•     3.2.1 实验试剂和仪器
•     3.2.2 粗酶液提取
•     3.2.3 抗氧化酶活性的测定
•     3.2.4 GSH、GSSG及MDA含量的测定
•     3.2.5 电解质泄漏的测定
•     3.2.6 数据处理与统计
•   3.3 结果与讨论
•     3.3.1 抗氧化酶活性的影响
•     3.3.2 抗坏血酸-谷胱甘肽循环的影响
•     3.3.3 MDA含量的影响
•     3.3.4 细胞膜通透性的影响
•   3.4 本章小结
• 4 低浓度混合抗生素对C.vulgaris光合作用的影响
•   4.1 引言
•   4.2 实验部分
•     4.2.1 实验试剂和仪器
•     4.2.2 叶绿素含量的测定
•     4.2.3 RNA抽提
•     4.2.4 反转录
•     4.2.5 荧光定量PCR检测
•     4.2.6 数据处理与统计
•   4.3 结果与讨论
•     4.3.1 叶绿素含量的影响
•     4.3.2 RNA纯度及浓度检测
•     4.3.3 基因转录丰度的影响
•   4.4 本章小结
• 5 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
•   5.3 创新点
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王桂祥

导师: 匡少平,李甲亮

关键词: 抗生素,联合毒性,抗氧化系统,普通小球藻,光合作用,基因表达

来源: 青岛科技大学

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: 青岛科技大学

分类号: X171.5

总页数: 83

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