Hormesis-like growth and photosynthetic physiology of marine diatom Phaeodactylum tricornutum Bohlin exposed to polystyrene microplastics

The effects of pristine polystyrene microplastics(pMPs)without any pretreatment at different concentrations(0,10,20,50,and 100 mg/L)on Phaeodactylum tricornutum Bohlin at two initial algae densities(105 and 106 cells/mL)were assessed in this study.Hormesis-like effects were found when microalgae grew with pMPs.The results showed that pMPs inhibited microalgae growth under a high concentration of microplastics tolerated by individual algal cell(low initial algae density)(up to-80.189.71%)but promoted growth when the situation was opposite(up to 15.273.66%).The contents of photosynthetic pigments including chlorophyll a,chlorophyll c and carotenoids showed resistance to pMPs stress under a low initial algae density and increased with time,but the opposite was true under a high initial algae density.Compared with the low initial algae density group,Qp received less inhibition,and NPQ(heat dissipation)also decreased under the high initial algae density.Under the low initial algae density,OJIP parameters such as Sm,N,Area,Pi Abs,ѱo,φEo,TRo/RC and ETo/RC were more perturbed initially and returned to the levels of the control group(without pMPs)over time,but they remained stable throughout the experiment at high initial algae density.These results show that microplastics in the marine environment may have different toxic effects on P.tricornutum at different growth stages,which is of great significance for understanding the impact of microplastics on marine microalgae and aquatic ecosystems.

化学诱变剂在实验海洋食物链中的流动以及遗传毒性的检测——Ⅱ.有机诱变剂苯并[a]芘

采用高压液相色谱(HPLC)测定的方法研究了有机诱变剂苯并[a]芘在实验海洋食物链(从浮游藻类褐指藻Phaeodactylum tricornutum Bohlin经中国对虾Penaeueus orientalis Kishinouye到欧氏六线鱼Hexagrammos otakii Jordan et Starks)中的流动,并对积累苯并]a[芘的中国对虾和欧氏六线鱼内脏和肌肉进行了紫露草微核(Trad-MCN)的测定,结果如下:①苯并]a[芘具有延缓褐指藻生长的作用。褐指藻中苯并[a]芘的吸着量随剂量的增大而增大。苯并[a]芯的测定量小于加入量,其损失量与剂量之间具有一定的相关性。②鱼虾内脏中积累的苯并[a]芘的浓度高于肌肉中的浓度。苯并[a]芘在中国对虾到欧氏六线鱼的传递中浓度减少,在鱼肉中很难检测到。通过显著性t测检发现,处理组和对照组虾肉之间的诱变性差异显著(P<0.05),处理组和对照组虾内脏之间的违变性差异亦显著)P<0.005)。

老化微塑料对三角褐指藻生长及光合活性的影响

作者制备并研究了湿热老化聚苯乙烯微塑料(pMPs)在不同初始藻密度下对三角褐指藻生长、光合色素含量及光合荧光参数的影响。发现低藻密度下pMPs抑制藻生长,高密度下呈现高浓度微塑料抑藻而低浓度轻微促进藻生长的现象。不同藻密度下叶绿素a均随微塑料浓度增加而下降,叶绿素c与类胡萝卜素则表现出上升趋势;考察光合荧光参数的变化发现,微塑料处理组藻细胞最大光化学效率、光保护能力及光合活性表现出胁迫后适应;而快速叶绿素荧光诱导动力学曲线中的11个光合荧光参数中,还原光系统Ⅱ的电子受体QA所需能量和次数、反应中心吸收的光能和耗散掉的能量则呈现较明显的数值升高,其他参数则未见明显变化。可见叶绿素a可能是该pMPs损伤藻细胞的重要靶位点。

氮营养形态和Ni^(2+)浓度对三角褐指藻的影响

近海海水中的氮营养元素和镍(Ni)对浮游植物的生长均有较大的影响,但它们对浮游植物的共同影响却研究较少。本文利用浮游植物荧光仪(Phyto-PAM)研究了在不同氮源下(硝态氮、尿素),不同Ni^(2+)浓度处理对三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum Bohlin)叶绿素a(Chl a)、光能转化效率(F_(v)/F_(m))和最大电子传递速率(rETR max)的影响。结果表明,与对照组相比,2种氮源下,低浓度(10μg·L^(-1))Ni^(2+)处理对三角褐指藻Chl a含量均有显著的促进作用(P<0.05),且尿素氮源高于硝酸盐氮源(P<0.05)。但是,当Ni^(2+)浓度>1 mg·L^(-1)后,均抑制三角褐指藻Chl a含量,且抑制程度呈现递增趋势(P<0.05)。应用Graphpad Prism8.0计算Ni^(2+)对三角褐指藻不同胁迫时间的Chl a、F_(v)/F_(m)和rETR_(max)半抑制浓度(EC_(50))。硝酸钠为氮源时,不同时间的Chl a EC_(50)值均低于尿素氮源。以上结果表明,随着近岸海区尿素浓度增加,三角褐指藻生长能显著被低浓度的Ni^(2+)所促进,对高浓度Ni^(2+)的耐受性增强,进而可能影响近海海洋初级生产力和浮游植物群落结构。

三角褐指藻△5-脂肪酸延长酶基因克隆、过表达载体构建及生物信息学分析

通过RT-PCR的方法克隆三角褐指藻的△5-脂肪酸延长酶基因的cDNA序列,利用双酶切技术构建重组表达载体,并对该基因进行相关的生物信息学分析。结果表明:三角褐指藻△5-脂肪酸延长酶基因的cDNA全长为834 bp,编码278个氨基酸,预测的等电点为9-13,理论分子量32348-91。△5-脂肪酸延长酶基因中存在1个内含子,该酶属于ELO系列延长酶,可能定位于内质网中,包含多个跨膜区域和保守区域。亲缘关系分析表明,三角褐指藻△5-脂肪酸延长酶与假微型海链藻的亲缘关系最近。试验还成功构建了三角褐指藻△5-脂肪酸延长酶基因过表达重组质粒pPha-T1-5e,为下一步三角褐指藻中相关油脂代谢基因的表达和功能验证奠定基础。

重金属Zn2+2种暴露方式对三角褐指藻生长繁殖及光系统Ⅱ的影响

为探究重金属对海洋微藻的毒性胁迫效应,研究了重金属Zn^(2+)2种不同暴露方式下三角褐指藻种群生长状况、叶绿素a含量、光系统(PSII)的最大光能转化效率(Fv/Fm)以及相对光合电子传递率(rETR)的变化状况。采用2种暴露方式:一种暴露方式为0.5 mg/L低剂量连续5 d刺激三角褐指藻,旨在模拟自然水体低剂量暴露对微藻的影响,另一种参照三角褐指藻EC50浓度5 mg/L一次性刺激三角褐指藻。结果表明:2种暴露方式下,三角褐指藻生长、叶绿素a含量及rETR有显著性差异。当在5 mg/L重金属Zn^(2+)一次性刺激下,除Fv/Fm外,三角褐指藻的种群数量、叶绿素a含量及rETR均显著下降,随着暴露时间的不断增加,这些指标均在第4天后恢复增长;当在0.5 mg/L重金属Zn^(2+)持续5 d刺激下,除Fv/Fm外,三角褐指藻种群数量、叶绿素a含量以及r ETR指标均在出现先正常增长再降低的情况。