氧化石墨烯对2种海洋微藻的毒性效应研究

氧化石墨烯(GO)是一种具有独特电学、热学和力学性能的新型纳米材料。随着GO在工业上的广泛应用,其通过随意排放或不适当处理而进入海洋环境的数量将不断增加,因此,评估这种纳米材料对海洋生物的潜在毒性十分必要。本研究将2种海洋微藻——盐生杜氏藻(Dunaliella salina)和海洋微拟球藻(Nannochloropsis oceanic)暴露于含GO的F/2培养基中,根据其生长、细胞形态、超微结构、光合色素、抗氧化防御系统和脂质过氧化对GO的毒性效应进行评价。结果表明,GO对2种微藻具有不同毒性,72 h EC50值分别为13.04和79.10 mg·L-1。GO纳米片层既能通过吸附直接与藻细胞表面作用,也能侵入藻细胞内部,造成2种微藻的细胞形态畸变和淀粉粒积累量增加,无细胞壁的盐生杜氏藻还出现细胞膜破损、内容物外泄、细胞核皱缩、核膜模糊不清、核质凝聚等异常现象。GO对光合色素合成具有促进作用而非抑制作用,这与细胞中淀粉的积累相一致。GO暴露引起藻细胞谷胱甘肽抗氧化系统的明显变化,包括GSH大量消耗、GPx活性受抑、GST和GR活性上扬。高浓度(100 mg·L-1)GO胁迫下细胞内MDA含量激增,表明脂质过氧化严重,而盐生杜氏藻更为明显。总之,海洋微藻对GO的敏感性与其是否存在细胞壁及其抗氧化能力有关。

氧化石墨烯对淡水微藻生长及生物活性物质的影响

为掌握氧化石墨烯(GO)的水环境风险,以斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)和湖泊微拟球藻(Nannochloropsis limnetica)为研究对象,探究了GO对淡水微藻生长及其生物活性物质(碳水化合物、总蛋白质、总脂)的影响.结果表明,GO对2种微藻具有中等毒性,72h EC50值分别为25.63和48.44mg/L.透射电镜(TEM)观察发现,GO纳米片层既能附着于藻细胞表面也能进入藻细胞内部,造成藻细胞超微结构明显变化,包括:质壁分离;叶绿体收缩;淀粉粒数量减少甚至消失.较低浓度(10mg/L)GO会促进微藻中光合色素(叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素)合成;而较高浓度(100mg/L)GO暴露下,2种微藻的类胡萝卜素和斜生栅藻叶绿素a的含量显著降低.2种浓度的GO总体上刺激了藻细胞内生物活性物质的合成,这是污染胁迫下的一种主动防御机制;而较高浓度GO造成碳水化合物含量显著降低,可能原因是细胞中储能物质由淀粉向中性脂转化.