纳米二氧化钛(nTiO2)对三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)光合系统的影响

随着人工纳米材料(MNMs)的大规模使用,其环境暴露风险也随之升高。MNMs中纳米二氧化钛(nTiO2)产量最大,应用广泛,其环境与健康风险备受关注。已有大量研究关注短期暴露下nTiO2的毒性效应,但对暴露过程中浮游植物的应激机制仍缺乏认识;以往的研究发现nTiO2干扰浮游植物叶绿体的正常光合作用,但与浮游植物光合作用相关的基因表达在nTiO2胁迫下如何变化尚不清楚。该研究通过分析浮游植物光合系统相关指标如叶绿素a、Fv/Fm、光合作用基因的表达等,试图探究不同浓度nTiO2(0、5、10、20、50、100 mg·L-1)对三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)的毒性效应及其潜在机制。叶绿素a的测定结果表明nTiO2对三角褐指藻的抑制效应较微弱,暴露于10 mg·L^-1 nTiO248 h后,三角褐指藻叶绿素a含量约为对照组的76.35%;暴露120 h后恢复至对照组的94%。此外,Fv/Fm在暴露48 h前后具有类似的趋势,暴露组在48 h前Fv/Fm显著低于对照(P<0.05),但48 h后并没有明显变化。这些结果表明nTiO2对三角褐指藻的毒性效应随时间逐渐减弱,推测三角褐指藻可能对nTiO2存在一定的抗性。进一步的研究发现,与光合作用相关基因rbcS和LcyB在三角褐指藻暴露48 h后显著下调,但处理120 h后,显著高于对照组。这一变化可能是叶绿素a含量先下降后恢复的分子机制。该研究结果为探讨nTiO2对海洋微藻的光合毒性效应以及海洋微藻在nTiO2暴露下的响应机制提供基础。