纳米氧化铜对莱茵衣藻的胁迫效应研究

发布时间：2017-06-21 04:02

  本文关键词：纳米氧化铜对莱茵衣藻的胁迫效应研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本课题选取莱茵衣藻作为模式生物,研究典型纳米金属(纳米氧化铜)对莱茵衣藻的生长、细胞结构、光合作用等影响,分析纳米氧化铜对莱茵衣藻的生态毒性效应,揭示其胁迫机制,为深入理解纳米金属氧化物对水生生物的致毒机理提供理论基础,并为纳米材料的安全使用提供理论依据。研究结果表明:随纳米氧化铜浓度增大,纳米氧化铜对莱茵衣藻的生长抑制作用增强,96 h后的EC50值为306.54 mg/L。Logistic生长动力学模型拟合结果表明,莱茵衣藻终止生物量Bf和最大生长速率μmax均逐渐减小;纳米氧化铜浓度越高,对莱茵衣藻细胞膜通透性的破坏程度越大,单个细胞光合色素含量也逐渐减小,因此,纳米氧化铜对莱茵衣藻具有显著的胁迫效应。此外,本研究也进一步研究了纳米氧化铜对莱茵衣藻的胁迫机制,包括氧化胁迫机制、自由离子释放机制和抑制光合作用机制。研究结果表明:(1)纳米氧化铜释放的Cu2+较少,Cu2+对莱茵衣藻的生长率影响较大,毒性效应明显,且随着Cu2+浓度的增大,毒性效应越大,由此证明纳米氧化铜释放的Cu2+可能是纳米氧化铜对莱茵衣藻胁迫机制之一。(2)随着纳米氧化铜浓度的增大,莱茵衣藻细胞内SOD和POD含量均逐渐增大,而CAT的活性和MDA含量先增大后减小,由此证明氧化胁迫也是纳米氧化铜对莱茵衣藻胁迫机制。(3)纳米氧化铜极易团聚,与藻发生凝聚并沉淀,导致细胞内叶绿体对光的吸收出现遮蔽效应;当纳米氧化铜浓度增大,藻液透光性降低,藻的光吸收效率降低,光合色素含量降低,捕光能力减弱,对光合作用的抑制效应增强,因此抑制光合作用可能是其胁迫机制。纳米氧化铜对莱茵衣藻的胁迫机制并不是单一作用,而是氧化胁迫机制、自由离子释放机制和抑制光合作用机制多种胁迫机制相互协同作用,最终对莱茵衣藻细胞产生胁迫效应,造成细胞损伤甚至死亡。
【关键词】：纳米氧化铜 莱茵衣藻 毒性效应 胁迫机制
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X171.5
【目录】：

• 中文摘要6-7
• Abstract7-9
• 1 前言9-29
• 1.1 纳米材料概述11-15
• 1.1.1 纳米材料基本特性11-13
• 1.1.2 纳米材料应用现状13-15
• 1.2 纳米材料对藻的毒性及其研究进展15-24
• 1.2.1 纳米材料对藻的毒性效应15-19
• 1.2.2 纳米材料的对藻类的毒性表征19-21
• 1.2.3 纳米金属及氧化物的致毒机制21-24
• 1.3 莱茵衣藻概述24-25
• 1.4 研究目的和意义25-26
• 1.5 本文研究内容与技术路线26-28
• 1.5.1 本文研究内容26
• 1.5.2 本文技术路线26-28
• 1.6 本文的主要创新之处28-29
• 2 材料与方法29-40
• 2.1 实验材料29-32
• 2.1.1 药品及主要仪器设备29-30
• 2.1.2 莱茵衣藻培养30-32
• 2.2 实验方法32-40
• 2.2.1 莱茵衣藻细胞计数32
• 2.2.2 纳米氧化铜对莱茵衣藻的胁迫效应32-34
• 2.2.3 纳米氧化铜对莱茵衣藻的胁迫机制34-38
• 2.2.4 数据分析38-40
• 3 结果与讨论40-57
• 3.1 纳米氧化铜对莱茵衣藻的胁迫效应40-46
• 3.1.1 纳米氧化铜对莱茵衣藻生长特性的胁迫效应—个体水平40-42
• 3.1.2 纳米氧化铜对莱茵衣藻细胞膜通透性的胁迫效应—细胞结构水平42-43
• 3.1.3 纳米氧化铜对莱茵衣藻光合色素的胁迫效应—细胞内含物水平43-44
• 3.1.4 小结44-46
• 3.2 纳米氧化铜对莱茵衣藻的胁迫机制46-57
• 3.2.1 自由离子释放机制46-48
• 3.2.2 氧化胁迫机制48-54
• 3.2.3 抑制光合作用54-55
• 3.2.4 胁迫机理分析55-56
• 3.2.5 小结56-57
• 4 结论与展望57-59
• 4.1 本文的主要结论57-58
• 4.2 问题与展望58-59
• 5 参考文献59-65
• 6 致谢65-66
• 7 攻读学位期间发表论文情况66

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