普通小球藻對不同濃度鎘脅迫的生理應答

葸玉琴 任春燕 朱巧巧 孔維寶 孫對兄

(西北師范大學, 蘭州 730070)

普通小球藻對不同濃度鎘脅迫的生理應答

葸玉琴 任春燕 朱巧巧 孔維寶 孫對兄

(西北師范大學, 蘭州 730070)

以普通小球藻(Chlorella vulgaris)為研究材料探討不同鎘濃度對小球藻生理生化特性的影響。研究結果表明: 在5—40 μmol/L的Cd2+脅迫下, 普通小球藻的蛋白質、多糖和葉綠素含量均表現為隨著Cd2+濃度的增加呈現逐漸增加的趨勢, 30 μmol/L略高于對照組后又逐漸降低; 小球藻細胞中SOD活性及過氧化氫(H2O2)含量表現出先增加后減弱的趨勢, 35 μmol/L時達到最大; 而小球藻中MDA含量隨著Cd2+濃度的升高一直增加。這說明在重金屬鎘脅迫下小球藻會通過不同的生理應答來維持自身的正常生長代謝。

普通小球藻; 鎘脅迫; 滲透調節物; MDA; 氧化酶

重金屬鎘是一種相對微量的元素, 由于其對水體環境中的生物, 如貝類、海帶、海鮮等均有較高的毒性, 因而被認為是水體生態環境中危害最大的重金屬之一[1,2]。通過生物富集作用, 這些重金屬離子會在水環境生物中累積, 最終通過食物鏈的作用傳遞到人體, 嚴重危害人體健康。隨著現代工業化步伐的加快, 廢水的違規排放, 重金屬污染水體已經達到不容忽視的程度, 我國首個“十二五”規劃中就有提出水體重金屬污染的防治問題[3], 更加顯示出我國水體重金屬污染治理的緊迫性和重要性。小球藻(Chlorella vulgaris)是水體中的初級生產者, 其生命周期比較短并且能快速的響應水體中生態環境的變化[4], 因此在水體環境變化中起重要的信號作用[5]。再者, 由于小球藻作為生物吸附的重要材料, 具有無二次污染, 易于培養等多種優點,因此, 小球藻可以作為研究重金屬水體污染的較理想材料。國內許多的學者也已經進行了大量的研究[6—11]。

實驗將普通小球藻作為研究材料, 研究鎘(Cd2+)脅迫對其生長及其部分的生理生化的影響,如蛋白質、多糖、光合色素、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫(H2O2)。初步探討了小球藻對Cd2+的生理應答機制, 使其能更好地用于重金屬水體污染的修復中, 為重金屬水體污染的監測和防治提供有效的參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗所使用的藻種是購買自中國科學院淡水藻種庫的普通小球藻。

1.2 培養方法

將小球藻接種到鎘濃度分別為5、10、15、20、25、30、35和40 μmol/L的培養液中每個處理設3個平行, 以不添加Cd2+為對照組, 置于恒溫搖床培養, 轉速145 r/min, 光照強度3000 lx, 溫度31℃, pH 6.0, 光暗比12h:12h, 每天測定各組的藻密度, 連續培養到第6天時測定生理指標。

1.3 方法

小球藻(Chlorella vulgaris)生長曲線的測定用濁度比色法[12]檢測藻密度。蛋白質含量的測定用考馬斯亮藍法測定[13]。多糖含量的測定將蒽銅溶解到80%的H2SO4, 蒽銅-濃硫酸法測定[14]。葉綠素含量的測定參照三波長比色法[13]。丙二醛(MDA)含量的測定采用硫代巴比與妥酸法[15]。超氧化物歧化酶(SOD)活性的測定采用氮藍四唑(NBT)法[16]測定。H2O2含量的測定參考Sergiev等[17]的方法。

2 結果與分析

2.1 不同濃度Cd2+對普通小球藻生物量曲線的影響

如圖 1所示, 第1到第2天小球藻的繁殖速度普遍較高, 但在高Cd2+濃度35和40 μmol/L的脅迫下,小球藻的繁殖速度相比其他濃度的繁殖速度低; Cd2+濃度低于40 μmol/L時, 其他各處理組小球藻生長明顯, 經過第3到第5天的生長, 小球藻的繁殖速度逐漸減慢, 第5到第6天時, 小球藻的繁殖速度逐漸降低, 其中40 μmol/L時下降最快, 藻出現大量死亡的現象。Cd2+濃度在30 μmol/L時一直呈現較快增長的趨勢, 下降也較其他濃度的相對慢, 較對照組的小球藻生物量略高, 說明30 μmol/L的Cd2+濃度利于小球藻的生長, 對小球藻的生長起到了一定的促進作用。李雙雙[18]研究報道, 普通小球藻在96h與120h時的生長量逐漸趨于穩定。在Cd2+濃度低于30 μmol/L時對小球藻生長有促進作用, 隨著濃度的不斷增加則對小球藻的生長產生抑制作用,這是符合Hormesis效應的[19]。對小球藻生長的促進是由于低濃度的Cd2+對小球藻有“毒性興奮效應”[20,21], 而抑制是由于高濃度的Cd2+阻礙了小球藻的正常生理代謝活動而使生長會變的遲緩[22]。

圖 1 不同濃度Cd2+影響下普通小球藻的生長曲線

2.2 不同濃度Cd2+對普通小球藻蛋白質含量的影響

由圖 2可以看出, 隨著Cd2+濃度的增加, 各處理的蛋白質含量呈現高濃度抑制低濃度促進的趨勢。從5—30 μmol/L, 各處理的蛋白質含量依次增加, 30—40 μmol/L, 蛋白質的含量依次降低, 在30 μmol/ L時, 蛋白質的含量最高, 且略高于對照組。不同濃度Cd2+對小球藻的蛋白質含量的影響也符合Hormesis效應[19], 說明蛋白質含量的變化與小球藻生物量的變化是相關的。在較低濃度Cd2+脅迫時, 小球藻的生長情況比較好, 其蛋白質合成量也較高, 而高濃度脅迫時, 由于阻礙了小球藻的生長, 其蛋白質的合成量也相應的減少。尹文珂等[23]研究得出, 四尾柵藻在較低Cd2+(0—1 mg/L)脅迫下, 其可溶性蛋白質的含量隨Cd2+濃度的升高而增加, 當其含量達到最大量時, 會隨著Cd2+濃度的升高其含量逐漸減少,可溶性蛋白質的合成受到抑制。有相關研究表明,蛋白質的合成和細胞內的多種代謝過程有關, 重金屬離子的脅迫能誘導相關蛋白基因的表達, 從而減輕重金屬對植物本身的毒害作用, 這是植物自身對環境的一種抵抗機制[24]。

圖 2 不同濃度Cd2+對普通小球藻蛋白質含量的影響

2.3 不同濃度Cd2+對普通小球藻多糖含量的影響

從圖 3可知, 多糖含量在Cd2+濃度為5—30 μmol/L基本呈現逐漸增多的趨勢, 在30—40 μmol/L內, 隨著Cd2+脅迫的增強, 其可溶性多糖的含量逐漸減少,在30 μmol/L時, 可溶性多糖含量最高, 且略高于對照組, 比對照組高出23.44%。普通小球藻的多糖含量的變化趨勢與和其生物量的變化類似。在低濃度Cd2+脅迫下, 其多糖的含量較高, 但低于對照組,而在高濃度的Cd2+脅迫下, 普通小球藻的生長狀況下降, 其多糖的合成也受阻。因此低于30 μmol/L有利于多糖的合成。多糖作為滲透調節物, 是植物碳代謝的主要物質之一。有報道稱, 某些植物受到來自環境方面的脅迫時, 可溶性多糖含量增加來調節滲透平衡以維持植物的正常代謝[25]。張學穎等[22]研究表明在重金屬脅迫下, 鹽藻的多糖含量是逐漸增加的, 當隨著重金屬濃度的增大且達到一定量時,多糖的含量則會明顯的降低。多糖含量的這種變化, 是小球藻適應外界環境脅迫的重要機制之一。

圖 3 不同濃度Cd2+對普通小球藻多糖含量的影響

2.4 不同濃度Cd2+對普通小球藻葉綠素的影響

從圖 4可以看出, 普通小球藻的葉綠素濃度很明顯受到了Cd2+的影響。Cd2+濃度在5—30 μmol/L時葉綠素的濃度和Cd2+的濃度呈現顯著的正相關,即Cd2+濃度較低時, 對小球藻的葉綠素含量有一定的促進作用, 但葉綠素含量仍然低于對照組。而在30 μmol/L時, 葉綠素的濃度最高, 且高于對照組7.41%。在40 μmol/L時, 葉綠素濃度比對照組下降了164.87%, 而比30 μmol/L時, 下降了184.48%?？梢娫诟邼舛菴d2+脅迫下, 對小球藻葉綠素含量的抑制作用十分顯著, 葉綠色素含量下降較快。有研究報道, 在Cd2+脅迫下小球藻的葉綠素含量的降低,與Cd2+抑制了葉綠素酸酯還原酶和影響了氨基-γ-戊酮酸的合成有關系[26], 也有另一種可能, Cd2+直接破壞了葉綠體的結構和功能、干擾了植物對于營養物質的吸收和轉移[27]。葉綠素含量的高低是反應植物生長狀況的重要指標, 葉綠素較低則表明環境對藻類的生長有一定的抑制作用, 反之則有一定的促進作用[28]。有學者研究表明, Cd2+對輪藻的葉綠素含量也有一定的抑制作用, 會使其葉綠素含量有不同程度的下降[29]。

2.5 不同濃度Cd2+對普通小球藻MDA含量的影響

如圖 5所示, MDA的含量隨著Cd2+濃度的增加而增加, 其中各處理的MDA含量比對照組分別高出12.17%、23.48%、29.57、34.78%、46.96%、50.43%、55.65%和60.87%, 說明隨著Cd2+濃度的增加, 對生物膜的毒害作用逐漸加強, 40 μmol/L的Cd2+濃度時, MDA的含量達到最大值, 說明普通小球藻在這個濃度下, 對小球藻的細胞膜產生嚴重的毒害作用。楊國遠[30]的研究也表明, 在重金屬Pb2+脅迫下的斜生柵藻, MDA含量也一直升高, 均高于對照組, 在第4天時, 已比對照組高出130.92%,對膜脂產生的非常嚴重的毒害。李福燕[31]的研究指出黑藻在Cd2+的毒害作用下, 使得黑藻細胞膜通透性增加, 其細胞膜系統受到明顯的毒害作用, 導致其MDA含量進一步升高。應用SPSS 17.0軟件對實驗的數據進行了差異顯著性的檢驗, 結果P＜0.05,說明各處理間出現了顯著差異。

圖 4 不同濃度Cd2+對普通小球藻葉綠素含量的影響

圖 5 不同濃度Cd2+對普通小球藻MDA含量的影響

2.6 不同濃度Cd2+對普通小球藻SOD活性的影響

SOD在生物體中分布廣泛, 幾乎所有生物種類中都有SOD, 它是一種天然的自由基清除劑, 能清除生物體內新陳代謝過程中產生的毒害物質[32]。在圖 6中, SOD的活性表現為隨著Cd2+濃度的增加而緩慢升高, 15 μmol/L之后又快速升高, 在30 μmol/L以后又緩慢下降。其中Cd2+濃度為30 μmol/L時SOD含量是對照組的1.54倍, 普通小球藻中SOD活性的升高表示氧自由基產生速率的增加[33], 同時可以清除植物體內的自由基。30 μmol/L以后, SOD活性降低可能與小球藻細胞內MDA含量的積累有關,即MDA抑制了SOD的活性[34]。Rijstenbil等[35]研究了Zn2+與Cu2+對布氏雙尾藻SOD活性變化的影響,結果顯示藻細胞內的SOD活性顯著增加, 表明微藻細胞內產生了大量的氧自由基。焦鐵男和朱宏[36]研究了黑藻對重金屬Cd2+的積累及其生理響應, 結果表明, SOD活性呈現先升后降的趨勢, 其在一定濃度的重金屬范圍內, 對過氧化物有一定的清除作用, 這與黑藻對重金屬Cd的抗性有關。應用SPSS 17.0軟件對實驗的數據進行了差異顯著性的檢驗,結果P＜0.05, 說明各處理間出現了顯著差異。

圖 6 不同濃度Cd2+對普通小球藻SOD活性的影響

2.7 不同濃度Cd2+對普通小球藻H2O2含量的影響

過氧化氫(H2O2)是植物體內一種較為穩定的活性氧分子[37]。有很多證據表明, 植物在逆境中時, H2O2對植物的抗逆境活動有重要的作用[38]。如圖 7所示, 隨著Cd2+濃度的增加, H2O2的含量逐漸增加, 其含量在30 μmol/L時略顯降低, 可能與SOD的活性有關, SOD能清除部分的H2O2, 防止植物細胞內的大分子的損傷, 如蛋白質和酶等物質[38], 而在30 μmol/L以后, H2O2的含量呈現一個幅度不大的增加后繼而呈下降的趨勢, 可能與活性氧(ROS)和SOD含量變化有關。應用SPSS 17.0軟件對實驗的數據進行了差異顯著性的檢驗, 結果P＜0.05, 說明各處理間出現了顯著差異。

圖 7 不同濃度Cd2+對普通小球藻H2O2含量的影響

3 結論

鎘是水體污染主要重金屬之一, 在通常情況下微量的鎘對水體中的生物是有益的, 但是當含量超過一定量時就會對水體中的生物產生一定的危害。因此本次研究用不同濃度的鎘來處理小球藻以研究其對小球藻的生長狀況及細胞中蛋白質、多糖、葉綠素、MDA和一些氧化酶的影響。結果表明不同濃度的鎘對小球藻生理有不同程度的影響, 同時小球藻對鎘的脅迫也會產生相應的生理應答來減緩危害。

[1]Surosz W, Palinska K A. Ultrastructural changes induced by selected cadmium and copper concentrations in the cyanobacteria Phormidium: Interaction with salinity [J]. Journal of Plant Physiology, 2000, 157(6): 643—650

[2]Heng L Y, Jusoh K, Ling C H, et al. Toxicity of single and combinations of lead and cadmium to the cyanobacteria Anabaena flos-aquae [J]. Bulletin of Envionmental Contamination and Toxicology, 2004, 72(2): 373—379

[3]Ministry of Environmental Protection of the People’s Republic of China. 12thFive-year Plan for the Pollution Prevention of Major Watershed and Immediate Offshore Area [EB/OL]. Ministry of Environmental Protection of the People’s Republic of China. 2011-5-9

[4]Wang S, Xiao Y, Li Z, et al. Preliminary research on cultivated simulation of Chlorella under axenic culture [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2016, 40(3): 580—588 [王舒, 肖艷, 李哲, 等. 小球藻純種室內模擬培養初探. 水生生物學報, 2016, 40(3): 580—588]

[5]Bowler C, Allen A E, Badger J H, et al. The phaeodactylum genome reveals the evolutionary history of diatom genomes [J]. Nature, 2008, 456(7219): 239—244

[6]Yao W T, Cai D S, Lin J C, et al. Diatom assemblages distribution along the middle and lower reaches of Hejiang River in relation to heavy metal pollution [J]. Environmental Science & Technology, 2015, 38(3): 21—25 [姚文婷, 蔡德所, 林金城, 等. 賀江重金屬污染對硅藻群落組成的影響. 環境科學與技術, 2015, 38(3): 21—25]

[7]Yang G Y. The physiological, biochemical responses and detoxification of Scenedesmus obliquus to heavy metals lead and chromium [D]. Thesis for Master of Science. Ji’nan University, Guangzhou. 2013 [楊國遠. 斜生柵藻對重金屬鉛、鉻脅迫的生理生化響應及其解毒效應.碩士研究生論文, 暨南大學, 廣州. 2013]

[8]Fan C C. The biological adsorption effect research of rat tail algae on heavy metal lead, copper, zinc, cadmium in water [D]. Thesis for Master of Science. Zhejiang Ocean University, Zhoushan. 2013 [范彩彩. 鼠尾藻對水體重金屬鉛、銅、鋅、鎘的生物吸附效應研究. 碩士研究生論文, 浙江海洋學院, 舟山. 2013]

[9]Lü L Y. Study on bioremediation ability of several seaweeds on heavy metal contamination in seawater [D]. Thesis for Master of Science. Ocean University of China, Qingdao. 2013 [呂利云. 幾種大型海藻對海水中重金屬污染的生物修復能力研究. 碩士研究生論文, 中國海洋大學, 青島. 2013]

[10]Ran X F, Liu R, Bai F, et al. The response on the growth and photosystem Ⅱ of Microcystis aeruginosa to cadmium, a heavy metal [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2015, 39(3): 627—632 [冉小飛, 劉瑞, 白芳, 等. 微囊藻生長及光合系統Ⅱ對重金屬鎘的響應. 水生生物學報, 2015, 39(3): 627—632]

[11]Meng C X, Gao Z Q. A review and prospective of rehabilitation of heavy metals water pollution by microalgae [J]. Fisheries Science, 2009, 28(12): 795—797 [孟春曉,高政權. 微藻對重金屬污染的生物修復研究現狀與展望. 水產科學, 2009, 28(12): 795—797]

[12]Becker E W. Microalgae: Biotechnology and Microbiology [M]. Cambridge: Cambridge University Press. 1994, 56—62

[13]Wang X K. Plant Physiological and Biochemical Experimental Techniques [M]. Beijing: Higher Education Press, 2005, 134—136 [王學奎. 植物生理生化實驗技術. 北京: 高等教育出版社, 2005, 134—136]

[14]Wang X Q, Qin S Y, Gao T H, et al. Basic Biochemical Experiments [M]. Beijing: Higher Education Press. 1999, 6 [王秀奇, 秦淑媛, 高天慧, 等. 基礎生物化學實驗. 北京: 高等教育出版社. 1999, 6]

[15]Li H S. Plant Physiological and Biochemical Principles and Techniques [M]. Beijing: Higher Education Press. 2000 [李合生. 植物生理生化原理和技術. 北京: 高等教育出版社. 2000]

[16]Beauchamp C, Fridovich I. Superoxide dismutase: improved assays and an assay applicable to acrylamide gels [J]. Analytical Biochemistry, 1971, 44(1): 276—287

[17]Sergiev I, Alexieva V, Karanov E. Effect of spermine, atrazine and combination between them on some endogenous protective systems and stress markers in plants [J]. Comptroller Rend Academy Bulgarian Sciences, 1997, 51(3): 121—124

[18]Li S S. Cultivation of Chlorella and shudy on the conditions of lipid production [D]. Thesis for Master of Science. Zhejiang A&F University, Hangzhou. 2014 [李雙雙. 小球藻的培養及產油條件研究. 碩士研究生論文,浙江農林大學, 杭州. 2014]

[19]Calabrese E J. Hormesis: principles and applications for pharmacology and toxicology [J]. Amercian Joumal Pharmacology & Toxicology, 2008, 3(1): 59—71

[20]Wang D F, Li H Y, Wang L, et al. Effects of chitosan-RE3+-bentonite on growth of Chlorella vulgaris [J]. Journal of Rare Earth, 2010, 28(10): 149—153

[21]Geng H, Liu J F, Wang N. Effect of mercury and cadmium on the growth of chlorella vulgaris [J]. Journal of South-Central University for Nationalities (Natural Science Edition), 2014, 33(3): 41—43 [耿紅, 劉劍鋒, 王諾.重金屬汞和鎘對普通小球藻生長的影響. 中南民族大學學報: 自然學版, 2014, 33(3): 41—43]

[22]Zhang X Y. A study of the optimal cultivation condition of Cr enrichment by Dunaiella salinanal Chiorella pyrenoides [D]. Thesis for Master of Science. Ji’nan University, Guangzhou. 2004 [張學穎. 鹽藻和小球藻富集鉻(III)的優化培養條件研究.碩士研究生論文, 暨南大學, 廣州. 2004]

[23]Yin W K, Cheng J F, Xiao W L, et al. Effect of Cadmium on Scenedesmus quadricauda [J]. Journal of Agro-Environment Science, 2015, 34(4): 633—638 [尹文珂, 程金鳳, 肖婉露, 等. 四尾柵藻對重金屬鎘脅迫的響應. 農業環境科學學報, 2015, 34(4): 633—638]

[24]Xu Q J, Jin X C, Wang X M, et al. Effects of different concentration ammonium-N on Hydrilla verticillata antioxidant enzymes under Cd stress [J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2007, 18(2): 420—424 [許秋瑾, 金相燦, 王興民, 等. 不同濃度銨態氮對鎘脅迫輪葉黑藻生長及抗氧化酶系統的影響. 應用生態學報, 2007, 18(2): 420—424]

[25]Wang Z, Wang S G, Li H S, et al. Plant Physiology [M]. Beijing: China Agricultural Publishing House. 1999 [王忠, 王三根, 李合生, 等. 植物生理學. 北京: 中國農業出版社. 1999]

[26]Stobart A K, Griffiths W T, et al. The effect of Cd2+on the biosynthesis of chlorophyll in leaves of barley [J]. Physiological Plant, 1985, 63: 293—298

[27]Wang X H. Pollution Ecology Foundation [M]. Kunming: Yunnan University Press. 1990 [王校煥. 污染生態學基礎. 昆明: 云南大學出版社. 1990]

[28]Rui C, Angela S, Richard C R, et al. The effect of cadmium on antioxidant responses and the susceptibility to oxidative stress in the hydrothermal vent mussel bathymodiolus azoricus [J]. Marine Biology, 2006, 148(4): 817—825

[29]Zhang X L, Shi G X, Xu N, et al. Effects of mercury and cadmium on some of physiological indicators of chara [J]. Journal of Nanjing Normal University (Natural Science Edition), 2002, 25(1): 38—43 [張小蘭, 施國新, 徐楠, 等. Hg2+、Cd2+對輪藻部分生理生化指標的影響. 南京師大學報(自然科學版), 2002, 25(1): 38—43]

[30]Yang G Y. The physiological,biochemical responses and detoxification of Scenedesmus obliquus to heavy metals lead and chromium [D]. Thesis for Master of Science.Ji’nan University, Guangzhou. 2004 [楊國遠. 斜生柵藻對重金屬鉛、鉻脅迫的生理生化響應及其解毒效應.碩士學位論文, 暨南大學, 廣州. 2004]

[31]Li F Y. Physiological and biochemical responses of different rice cultivars to cadmium stress in tropical region of China [J]. Chinese Journal Of Ecology, 2010, 29(4): 821—825 [李福燕. 熱帶地區不同水稻品種對土壤鎘脅迫的生理生化響. 生態學雜志, 2010, 29(4): 821—825]

[32]Zhou X, Zhang T, Ren X M, et al. Research progress on technology of SOD extraction [J]. Cereal & Food Industry, 2015, 22(4): 57—62 [周軒, 張天, 任曉敏, 等. SOD提取工藝研究進展. 糧食與食品工業, 2015, 22(4): 57—62]

[33]Yu J, Tang X X, Zhang P Y, et al. Effects of CO2enrichment on growth, photosynthesis and activities of antioxidant enzymes of two marine micro-green-algae [J]. Acta Ecologica Sinica, 2005, 25(2): 197—202

[34]Qiu C E, Bi Y H, Hu Z Y. The effects of Zn2+stress on the growth, physiological characteristics and cell structure of Chlorococcum sp. [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2007, 31(4): 503—508 [邱昌恩, 畢永紅, 胡征宇. Zn2+脅迫對綠球藻生長、生理特性及細胞結構的影響.水生生物學報, 2007, 31(4): 503—508]

[35]Rijstenbil J W, Derksen J W M, Gerringa L J A, et al. Oxidative stress induced by copper: defense and damage in the marine planktonic diatom Ditylum brightwellii, grown in continuous cultures with high and low zinc levels [J]. Marine Biology, 1994, 119(4): 583—590

[36]Jiao T N, Zhu H. Physiological responses of Hydrilla verticillata to Cadmium and Cadmium Bioaccumulation [J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2014, 30(5): 249—253 [焦鐵男, 朱宏. 黑藻(Hydrilla verticillata)對重金屬Cd2+的積累及生理響應. 中國農學通報, 2014, 30(5): 249—253]

[37]Li S W, Xue L G, Feng H Y, et al. Hydrogen peroxide signaling and its biological importance in plants [J]. Chinese Journal of Biochemistry and Molecular Biology, 2007, 23(10): 804—810 [李師翁, 薛林貴, 馮虎元, 等. 植物中的H2O2信號及功能. 中國生物化學與分子生物學報, 2007, 23(10): 804—810]

[38]Song X G, She X P. The generation and the role of hydrogen peroxide in plant [J]. Journal of Lianyungang Normal College, 2010, 27(4): 99—103 [宋喜貴, 佘小平. 植物體內過氧化氫的產生及其生理作用. 連云港師范高等?？茖W校學報, 2010, 27(4): 99—103]

THE PHYSICAL RESPONSES OF CHLORELLA TO CADMIUM STRESS UNDER DIFFERENT CONCENTRATIONS

XI Yu-Qin, REN Chun-Yan, ZHU Qiao-Qiao, KONG Wei-Bao and SUN Dui-Xiong
(College of Life Science, Northwest Normal University, Lanzhou 730070, China)

Cadmium is highly toxic to plant growth. It causes toxic effects on primary producers in water. The physiological and biochemical characteristics were investigated when Chlorella vulgaris was exposed to different concentrations of Cd2+. The results showed that the contents of protein, soluble sugar and chlorophyll in C. vulgaris cells increased under 5—40 μmol/L of Cadmium, and were slightly higher than those of the control group when the concentration reached 30 μmol/L; however, they all gradually decreased when the Cadmium concentration was higher than 30 μmol/L. The SOD activity and H2O2content increased firstly, and then decreased, which reached their peaks at 35 μmol/L. The content of MDA increased with the increase of Cd2+concentration. These results indicated that C. vulgaris can respond positively to the heavy metal cadmium stress to keep their normal growth and metabolism.

Chlorella vulgaris; Cadmium Stress; Osmotic; MDA; Oxidase

Q142

A

1000-3207(2017)05-1106-06

10.7541/2017.138

2016-11-15;

2017-04-18

甘肅省科技支撐計劃社會發展類(1504FKCA025); 國家自然科學基金項目(11564037)資助 [Supported by the Gansu Science and Technology Support Plan Social Development (1504FKCA025); the National Natural Science Foundation of China (11564037)]

葸玉琴(1964—), 女, 甘肅永昌人; 副教授, 碩士; 主要研究方向為低等植物生理生化和環境污染生態學。E-mail: xiyuqin @nwnu.edu.cn