裴峰，王長海

納米Fe2O3對2種微藻生長的影響

裴峰，王長海

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)院，江蘇省海洋生物學(xué)重點實驗室，江蘇南京210095)

研究了納米Fe2O3顆粒的懸浮液對蛋白核小球藻和斜生柵藻生長的影響.通過生長抑制實驗確定了納米Fe2O3促進2藻種生長的最佳濃度以及臨界濃度范圍，通過測定光合特性以及氧化應(yīng)激水平和酶活性層面確定了納米Fe2O3對2藻種生長的內(nèi)部物質(zhì)變化的影響，并分析其具體調(diào)節(jié)機制.結(jié)果表明，納米Fe2O3顆粒的懸浮液對2藻種生長的最適濃度是6 mg/L，高于此濃度即對藻細胞造成毒性抑制.該實驗結(jié)果可為工業(yè)生產(chǎn)廢水的處理排放提供參考.

納米Fe2O3顆粒;蛋白核小球藻;斜生柵藻;光合特性;氧化應(yīng)激

隨著現(xiàn)代工業(yè)中納米材料被大規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用，一些納米產(chǎn)品及混合的廢棄物被直接排放到水體中［1-3］，破壞了自然水生生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定，對正常的自然環(huán)境產(chǎn)生不利的影響.藻類為一種具有很多優(yōu)勢的水生模式生物，其中蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)和斜生柵藻(Scenedesmus obliquus)是分布最為廣泛的綠色微藻［4］，這2個屬的藻種具有針對污染物有不同的敏感性，通常被用在毒性試驗中作為受試生物，它們的生命周期短、繁殖快，易于在實驗室進行培養(yǎng)處理［5-6］.

納米材料進入到水體后，對水生生物生長的影響及相關(guān)作用機制已引起了研究者的廣泛關(guān)注.Hund-Rinke等［7］研究結(jié)果表明納米TiO2溶液對海藻有強烈的抑制作用.此外，在濃度閾值為0.04～1 mg/L C60處理下，鯽魚體內(nèi)可表達出強烈的氧化應(yīng)激反應(yīng)，肝細胞中抗氧化酶CAT和SOD顯著升高，并伴隨著GSH含量降低［8］.Franklin等［9］發(fā)現(xiàn)對比在納米ZnO顆粒、普通ZnO和ZnCl2分別處理下，淡水藻的生長狀況基本沒有顯著影響.鐵元素作為日常生活中使用最為普遍的金屬元素，其氧化物的納米材料應(yīng)用較為廣泛，目前對于輕金屬的納米材料，尤其是關(guān)于納米Fe2O3(nFe2O3)對水生環(huán)境的影響研究較少.本實驗以醫(yī)用工業(yè)中最常采用的nFe2O3顆粒為研究對象，通過對蛋白核小球藻和斜生柵藻添加不同濃度的nFe2O3顆粒，測定其對微藻生長的影響，尋求藻類生長的最佳濃度，以期為藻類的大規(guī)模培養(yǎng)以及工業(yè)廢水的排放提供參考.

1 材料與方法

1.1 實驗材料

蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)和斜生柵藻(Scenedesmus obliquus)純藻種，來源于南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院海洋科學(xué)專業(yè)海藻生物技術(shù)實驗室.

納米Fe2O3(nFe2O3，30 nm，純度＞99.5%)，購于Aladdin Chemistry公司.其他試劑均為優(yōu)級純或分析純試劑.溶液用超純水配置.

1.2 培養(yǎng)基及培養(yǎng)方法

藻液培養(yǎng)基:BG-11培養(yǎng)基，120℃下高溫高壓滅菌30 min.

培養(yǎng)方法:調(diào)節(jié)光照培養(yǎng)箱溫度參數(shù)為23± 0.5℃，光暗周期比12 h∶12 h，光強4 000 lx，靜置培養(yǎng)，每日分時段人工搖瓶4～5次，每次大約5 min.培養(yǎng)的藻種每經(jīng)過7 d就要及時接種，更換新的培養(yǎng)基，以便保持藻種的活力［10-11］，實驗中藻種接種量的初始細胞濃度約為5×106個/mL.

nFe2O3顆粒水懸浮液制備:稱取適量nFe2O3溶于BG-11培養(yǎng)基中，配制成濃度為5 000 mg/L的母液.將母液蒸汽滅菌(121℃，30 min)后待用，每次實驗配制使用前，需要使用超聲儀將母液超聲振蕩30 min，等積聚沉淀的顆粒重新均勾分散和懸浮之后，取用實驗.實驗所用nFe2O3顆粒濃度根據(jù)實驗需要選取不同濃度梯度.

1.3 分析方法

蛋白小球藻細胞生物量的測定:在一定范圍內(nèi)，藻細胞干重與波長680 nm下的光吸收(A680)呈線性關(guān)系，由標準曲線計算細胞干重.自養(yǎng)蛋白小球藻細胞干重與A680回歸曲線為Y(×106個/L)= 5.184 5X+0.074 8，R2=0.990 1.其中Y為單位體積培養(yǎng)液中的藻細胞數(shù)，X為A680值.

斜生柵藻細胞生物量的測定:自養(yǎng)斜生柵藻藻細胞干重與A680值回歸曲線為Y(×106個/L)= 11.573X-0.407 5，R2=0.996 4.其中，Y為單位體積培養(yǎng)液中的藻細胞數(shù)，X為A680值.

微藻細胞破碎:采用超聲波法破碎，取30 mL藻液，5 000 r/min離心10 min，將藻泥重懸于5 mL pH =7的PBS緩沖液中，在冰浴中超聲破碎8 min(功率150 W，占空比50%)，經(jīng)5 000 r/min離心10 min，留上清.

葉綠素含量及光合參數(shù)測定:參照李合生等［12］方法并在此基礎(chǔ)上加以改進，取5 mL實驗藻液6 000 r/min下離心10 min，去掉上清后加入5 mL體積分數(shù)為80%的丙酮，充分搖勻后放置在4℃冰箱中黑暗抽提24 h，再8 000 r/min離心10 min，取出適量上清液于665和649 nm處測定待測上清液的吸光度A.根據(jù)計算公式Ca=13.95×A665-6.88× A649，從而測得葉綠素a的含量，式中Ca表示葉綠素a的含量(mg/L).

在暴露實驗24 h之后，利用Phyto-PAM分別測定2藻種的葉綠素?zé)晒鈪?shù)(Fv/Fm、Y(Ⅱ)、rETR-max).

蛋白質(zhì)的測定采用考馬斯亮藍法［13］，經(jīng)過回歸分析，得出蛋白質(zhì)標準曲線為Y=12.712X+0.001，R2=0.998 5，Y為A595值，X為蛋白量(g/L).

MDA、H2O2、SOD、CAT活性測定均使用南京建成工程研究所的相關(guān)檢測試劑盒，根據(jù)試劑盒方法檢測.

2 結(jié)果與討論

2.1 nFe2O3對2藻種生長情況的影響

不同濃度nFe2O3顆粒懸浮液(0、2、4、6、8、10、20 mg/L)處理蛋白核小球藻和斜生柵藻后，藻細胞的生長曲線見圖1.

圖1 不同濃度nFe2O3處理下2藻種的生長曲線Fig.1 The growth curve of the two algae species in different concentrations of nano-Fe2O3

由圖1可見，在實驗前期，nFe2O3基本上不影響蛋白核小球藻和斜生柵藻的生長，nFe2O3處理組和對照組都在相同的狀態(tài)上增長，細胞數(shù)沒有出現(xiàn)明顯的差別;但是隨著實驗天數(shù)的增加，各nFe2O3處理組與對照組相比生物量都呈現(xiàn)出不同程度的變化.第7天時在低濃度(2 mg/L和4 mg/L)nFe2O3處理下，蛋白核小球藻的細胞數(shù)與對照組相比相差不大，都是3.2×107個/L左右;但是6 mg/L nFe2O3的處理組細胞增殖到3.9×107個/L，表現(xiàn)出一定的促進細胞生長跡象，隨著nFe2O3的濃度繼續(xù)加大，出現(xiàn)一定的抑制效應(yīng)，細胞數(shù)下降，說明高于6 mg/ L的nFe2O3對藻細胞具備一定的毒性抑制效應(yīng)(圖1 A).斜生柵藻處理組也表現(xiàn)出類似現(xiàn)象，nFe2O3處理濃度在6 mg/L時細胞生長達到5.4×107個/L (對照組為4.6×107個/L)，有一定促細胞生長的趨勢;之后隨著nFe2O3濃度繼續(xù)增加，對藻的生長呈現(xiàn)逐漸增強的抑制作用(圖1 B).

2.2 nFe2O3處理藻細胞后的電鏡觀測

在添加不同濃度的nFe2O3并培養(yǎng)5 d后，對納米顆粒及與藻細胞的結(jié)合情況進行電鏡觀測，如圖2所示.可以看出，nFe2O3與藻細胞的結(jié)合較為緊密，但是低濃度下納米顆粒在藻液中分布量很小，只有少部分藻細胞會接觸到納米材料，由上述暴露實驗得出的結(jié)果表明納米材料對藻細胞沒有較大的影響作用，這在電鏡下無法得出具體的解釋，只觀察到20 mg/L nFe2O3處理后，nFe2O3顆粒結(jié)合在藻細胞的表面，并在高濃度下形成膜狀存在.

圖2 nFe2O3顆粒及與藻細胞的結(jié)合電鏡圖Fig.2 The SEM picture of nano-Fe2O3on microalgae cell

2.3 nFe2O3處理對2藻種中葉綠素a的影響

不同濃度nFe2O3處理蛋白核小球藻和斜生柵藻8 d后，藻細胞中葉綠素a含量變化如圖3所示.

圖3 不同濃度nFe2O3對藻細胞中葉綠素a含量的影響Fig.3 Effect of different concentrations of nano-Fe2O3on chlorophyll a content in the algae cells

由圖3 A可以看出，隨著nFe2O3濃度的增加，蛋白核小球藻的葉綠素a含量先升高再降低.低濃度處理組的葉綠素a含量和對照組相差不大，但6 mg/L nFe2O3處理組的葉綠素a含量明顯高于對照組，達到0.04 pg/細胞;隨著濃度繼續(xù)增大，葉綠素a含量呈現(xiàn)下降趨勢，至20 mg/L nFe2O3處理組時降低到0.03 pg/細胞.圖3 B中，斜生柵藻也出現(xiàn)類似情況:6 mg/L nFe2O3處理組的葉綠素a含量達到0.043 pg/細胞，明顯高于對照組，隨著nFe2O3濃度增加，葉綠素a含量最低降至0.026 pg/細胞.葉綠素a作為藻細胞中參與進行光合作用的重要色素，其含量改變可以用來間接地對細胞的光合系統(tǒng)的反應(yīng)變化以及生物的代謝方面進行評價.

上述結(jié)果表明，nFe2O3對蛋白核小球藻和斜生柵藻的葉綠素a含量變化有一定影響，主要體現(xiàn)在較低濃度處理時影響基本不明顯，在濃度達到6 mg/L時明顯促進葉綠素a累積，但隨著濃度增大，又會抑制葉綠素a生成.這與2.1項中nFe2O3對2藻種生長狀況表現(xiàn)出低濃度無影響、高濃度抑制的結(jié)論是相吻合的.在植物細胞中，光合色素尤其是葉綠素的作用是通過光反應(yīng)中心吸收光能，并且通過電子傳遞將光能進行轉(zhuǎn)變疏導(dǎo)，納米材料本身具備的光敏性和光催化，使藻細胞對光能有一定的吸收，從而對光合作用的進程產(chǎn)生一定的影響，進而對藻類細胞的生長產(chǎn)生不同效果.

2.4 nFe2O3處理對光合參數(shù)Fv/Fm、Y(Ⅱ)、rETRmax的影響

葉綠素?zé)晒庾鳛橐环N廣泛使用的良好指標，通過對各熒光參數(shù)的數(shù)據(jù)分析，可以較為快速有效地獲取細胞有關(guān)光能利用的信息.光合系統(tǒng)中光反應(yīng)中心(PSⅡ)產(chǎn)生的最大光化學(xué)量子產(chǎn)量Fv/Fm值表征植物的最大光合能力，植物實際的量子產(chǎn)量Y(Ⅱ)表征植物細胞的實際光合效率，最大電子傳遞效率rETRmax是聯(lián)系光反應(yīng)和暗反應(yīng)的中間紐帶，可以間接反映出細胞吸收光量子的程度.2.4.1Fv/Fm的測定結(jié)果不同濃度nFe2O3處理5 d后，2藻種的Fv/Fm的變化見圖4.

圖4 不同濃度nFe2O3對2藻種Fv/Fm的影響Fig.4 Effect of different concentrations of nano-Fe2O3on Fv/ Fmof the two algae species

當藻細胞受到外界因素脅迫時，F(xiàn)v/Fm會有明顯的下降趨勢.由圖4可見，較高濃度nFe2O3處理下，2藻種細胞Fv/Fm均逐漸降低，顯示出一定的脅迫作用.在圖4 A、4 B中，各處理組的Fv/Fm均低于0.65，尤其在濃度高于6 mg/L的處理組中Fv/Fm值明顯降低.值得注意的是，各濃度處理組第2天的Fv/Fm都有下降趨勢，但第3天，濃度低于6 mg/L的處理組的Fv/Fm數(shù)值有一定的恢復(fù).在正常狀態(tài)下，F(xiàn)v/Fm是一個較為穩(wěn)定的數(shù)值，藻類數(shù)值約為0.65［14］，當藻類受到外界因素的脅迫時，F(xiàn)v/Fm數(shù)值會顯著下降［15］，因此這項指標可作為環(huán)境因素脅迫或光抑制對植物光合作用影響的判定指標.

2.4.2 Y(Ⅱ)的測定結(jié)果不同濃度nFe2O3對蛋白核小球藻和斜生柵藻Y(Ⅱ)的影響如圖5所示.

圖5 不同濃度nFe2O3對2藻種Y(Ⅱ)的影響Fig.5 Effect of different concentrations of nano-Fe2O3on Y(Ⅱ) of the two algae species

由圖5可以看出，nFe2O3對2藻種的作用效果基本相似:低濃度處理(＜6 mg/L)時，2藻種的Y(Ⅱ)值基本和對照組相差不大;但是當超過該濃度臨界值時，2藻種的Y(Ⅱ)值都明顯下降，且濃度越高數(shù)值降得越低.Y(Ⅱ)值可以直觀地表征出細胞的實際光合效率，正常的生長狀態(tài)下其可以和固定CO2效果保持一一對應(yīng)的線性相關(guān)，一旦細胞的電子傳遞鏈受到外因素脅迫時，線性關(guān)系就不再存在.圖5的結(jié)果表明，在濃度高于6 mg/L時，nFe2O3處理會使得2藻種的生長均受到一定程度的脅迫，實際的光合效率會降低，從而造成藻細胞整個光合系統(tǒng)對光合作用產(chǎn)生影響.

2.4.3 rETRmax的測定結(jié)果不同濃度nFe2O3對蛋白核小球藻和斜生柵藻rETRmax的影響見圖6.

圖6基本反映出了傳遞效率的趨勢:低濃度nFe2O3處理組和對照組變化基本一致，傳遞效率沒有較大的影響;但隨著濃度增大，超過臨界值(6 mg/L)時，rETRmax迅速下降，表明細胞受到一定的外界脅迫，無法正常進行電子運輸，間接對光合作用產(chǎn)生影響.

上述實驗結(jié)果表明，添加不同濃度nFe2O3進行處理后，蛋白核小球藻和斜生柵藻的熒光參數(shù)Fv/ Fm、Y(Ⅱ)、rETRmax都有一定的變化.Fv/Fm下降說明高濃度的nFe2O3作用使PSⅡ反應(yīng)中心受到損傷，影響到光反應(yīng)階段的原初反應(yīng)，進而遏制了電子傳遞，使得rETRmax呈現(xiàn)出下降趨勢;Y(Ⅱ)在高濃度nFe2O3處理下降低，是由于阻礙了藻細胞合成化能物質(zhì)(NADPH和ATP)的能力，影響藻細胞對碳進行固定.

圖6 不同濃度納米Fe2O3對2藻種rETRmax的影響Fig.6 Effect of different concentrations of nano-Fe2O3on rETRmax of the two algae species

2.5 Fe2O3顆粒對2藻種氧化應(yīng)激反應(yīng)的影響

多種納米材料脅迫均會誘導(dǎo)產(chǎn)生氧化自由基，對生物體造成一定的氧化損傷，擾亂細胞內(nèi)的氧化還原平衡，甚至發(fā)生脂質(zhì)過氧化等現(xiàn)象.本研究選取不同濃度的nFe2O3對蛋白核小球藻和斜生柵藻進行暴露實驗處理，測定處理8 d后藻細胞內(nèi)氧化產(chǎn)物含量及相關(guān)抗氧化酶的活力，檢測藻體受到的氧化脅迫損傷程度，考察nFe2O3對2藻種氧化應(yīng)激水平的影響.

2.5.1 丙二醛(MDA)測定結(jié)果不同濃度nFe2O3作用5 d后，藻細胞內(nèi)的MDA含量見圖7.

由圖7可見，隨著處理濃度的增加，2藻種的MDA含量都呈現(xiàn)出上升的趨勢，濃度高于6 mg/L的處理組比低濃度處理組表現(xiàn)出更加顯著的結(jié)果.以每毫克蛋白質(zhì)中的MDA含量計，在8 mg/L

nFe2O3處理組中MDA達到17.69 nmol/mg，比對照組高出一倍多.MDA為細胞受脅迫導(dǎo)致氧化損傷的一個重要檢測指示，它是活性氧和生物體細胞膜以及膜上酶類、不飽和脂肪酸的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物，從側(cè)面可以表征出機體受到氧化損傷的程度.可見，濃度大于6 mg/L的nFe2O3處理5 d后會對2藻種的細胞造成一定的氧化損傷.

圖7 不同濃度nFe2O3對2藻種MDA含量的影響Fig.7 Effect of different concentrations of nano-Fe2O3on MDA contentr of the two algae species

2.5.2 過氧化氫(H2O2)含量測定結(jié)果過氧化氫(H2O2)是生物體在自身代謝過程中產(chǎn)生的廢棄物，它屬于超氧自由基ROS的一種，當有外源因子添加至生物體生長環(huán)境中，機體在一定程度上受到該因素的脅迫，這時就會出現(xiàn)大量的活性氧成分，其中包括H2O2有積累現(xiàn)象產(chǎn)生，過多的H2O2會直接導(dǎo)致生物體的機能受到損傷.不同濃度nFe2O3對2藻種處理5 d后細胞內(nèi)H2O2的含量結(jié)果見圖8.

圖8 不同濃度nFe2O3對2藻種H2O2含量的影響Fig.8 Effect of different concentrations of nano-Fe2O3on H2O2contentr of the two algae species

由圖8可見，不同濃度的處理組中H2O2含量相比較對照組都有一定的提高，且隨著nFe2O3濃度增加H2O2含量也呈現(xiàn)增加.一般情況下，機體的H2O2含量處于動態(tài)平衡中，生物體通過各種途徑的調(diào)控來清除多余的H2O2，使其含量達到穩(wěn)定的、機體可承受的閾值，盡可能低的減少其對生物體的氧化損傷，但這種方式還需要與抗氧化酶配合作用，利用酶類活性調(diào)控完成.

2.5.3 過氧化氫酶(CAT)測定結(jié)果不同濃度nFe2O3對2藻種處理5 d后，藻細胞內(nèi)過氧化氫酶(CAT)活力測定結(jié)果見圖9.

圖9 不同濃度納米Fe2O3對2藻種CAT活力的影響Fig.9 Effect of different concentrations of nano-Fe2O3on CAT activity of the two algae species

圖9 中3個低濃度(2、4、6 mg/L)處理組的CAT活力比對照組略微提高，而濃度高于6 mg/L的處理組則酶活力明顯增加.主要原因應(yīng)該是由于CAT能夠分解H2O2，產(chǎn)生氧和水，進而清除細胞內(nèi)多余的H2O2，因此大于6 mg/L的高濃度處理下CAT活性的大幅度提升可能是導(dǎo)致2.5.2項中H2O2含量未出現(xiàn)明顯變化的主要原因.納米顆粒的添加會對藻細胞產(chǎn)生脅迫，可能會增加細胞內(nèi)的H2O2含量，進而促使上調(diào)CAT活性，以減少H2O2含量，降低納米顆粒對藻細胞造成的氧化損傷.

2.5.4 總超氧化物歧化酶(SOD)活性測定結(jié)果

不同濃度nFe2O3對2藻種處理5 d后，藻細胞內(nèi)SOD的含量變化情況見圖10.

由圖10可見，單位質(zhì)量的蛋白質(zhì)中SOD的活力隨添加處理濃度的增加出現(xiàn)上升的趨勢，處理濃度高于6 mg/L的處理組與對照組相比尤為明顯.綜合上述結(jié)果，在添加nFe2O3后，2藻種細胞中的SOD活力會在MDA含量增加時顯著的上調(diào)，兩者之間有著良好的正相關(guān)關(guān)系，這說明高濃度的nFe2O3的確對2種類藻產(chǎn)生了一定毒害作用，具體表現(xiàn)為膜脂過氧化造成損傷，與此同時機體抗氧化的活力也得到相應(yīng)提高.SOD作為一種重要的超氧自由基(O2-)天然清除劑，在生物體內(nèi)氧化還原的動態(tài)平衡中扮演著決定性的角色.其主要功能是催化氫離子和超氧化物進行反應(yīng)，同時，SOD活力也與MDA含量有一定關(guān)聯(lián).丙二醛(MDA)為生物體內(nèi)氧自由基攻擊脂質(zhì)作用后發(fā)生過氧化反應(yīng)而產(chǎn)生的氧化終產(chǎn)物，從側(cè)面反映了機體確實遭受到氧自由基的攻擊并有一定損傷，針對傷害機體又反饋性地上調(diào)SOD活力增強清除活性氧.兩者相互關(guān)聯(lián)，當生物體遭受外界因子脅迫形成膜脂過氧化或者氧化損傷時，必定使細胞產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，從而在根本上影響了抗氧化酶系統(tǒng)的活力.

圖10 不同濃度nFe2O3對2藻種SOD活力的影響Fig.10 Effect of different concentrations of nano-Fe2O3on SOD activity of the two algae species

體內(nèi)外研究結(jié)果表明多種納米顆粒可以引起機體產(chǎn)生ROS，導(dǎo)致機體出現(xiàn)氧化應(yīng)激反應(yīng).Andre等［1］研究結(jié)果表明目前導(dǎo)致多種納米材料引起細胞脅迫或產(chǎn)生毒性的主要方式是生成活性氧和機體發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng).另外，多種新型人工合成的納米顆粒會通過自身的張力和理化特性使蛋白質(zhì)變性，造成細胞膜的選擇透過性發(fā)生變化甚至是喪失，這為納米材料富集的一些蛋白質(zhì)絡(luò)合物或者其他外界因素進入細胞中提供更便利的條件，在醫(yī)學(xué)的應(yīng)用上給予更多的啟示［16］.

朱小山等［17］研究表明長期使用低劑量富勒烯(C60)對鯽魚進行處理，引起氧化傷害，降低鯽魚肝臟組織中的CAT和SOD的活性.本研究的結(jié)果顯示nFe2O3處理使得蛋白核小球藻和斜生柵藻的SOD活性隨著添加的濃度的增加而上調(diào)，這與朱小山的研究結(jié)果產(chǎn)生差異，說明不同的實驗受體、不同的納米材料所得結(jié)果是具有差異的.

3 結(jié)論

nFe2O3在生長抑制、光合影響以及氧化應(yīng)激等方面對蛋白核小球藻和斜生柵藻均會產(chǎn)生一定影響.nFe2O3對于2藻種生長的臨界濃度為6 mg/L，低于此濃度的nFe2O3對蛋白核小球藻和斜生柵藻的生長以及生物量變化作用前期基本無影響，在對數(shù)生長期時濃度為6 mg/L的nFe2O3會對藻細胞生長產(chǎn)生一定的促進作用.濃度高于6 mg/L的nFe2O3暴露處理對2藻種都具有一定的氧化損傷，表現(xiàn)為MAD、H2O2、CAT、SOD含量增加.

［1］Nel A，Xia T，M ?dler L，et al.Toxic potential of materials at the nanolevel［J］.Science，2006，311(5761):622-627.

［2］Daughton C G.Non-regulated water contaminants:emerging research［J］.Environmental Impact Assessment Review，2004，24(7):711-732.

［3］Howard C.Small particles—big problems［J］.Int Lab News，2004，34(2):28-29.

［4］王長海.海洋生化工程概論［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［5］Caux P-Y，Ménard L，Kent R A.Comparative study of the effects of MCPA，butylate，atrazine，and cyanazine on Selenastrum capricornutum［J］.Environmental Pollution，1996，92 (2):219-225.

［6］Mu?oz M J，Ramos C，Tarazona J.Bioaccumulation and toxicity of hexachlorobenzene in Chlorella vulgaris and Daphnia magna［J］.Aquatic toxicology，1996，35(3):211-220.

［7］Hund-Rinke K，Simon M.Ecotoxic effect of photocatalytic active nanoparticles(TiO2)on algae and daphnids(8 pp)［J］.Environmental Science and Pollution Research，2006，13 (4):225-232.

［8］朱小山，朱琳，田勝艷，等.三種碳納米材料對水生生物的毒性效應(yīng)［J］.中國環(huán)境科學(xué)，2008，28(3):269-273.

［9］Franklin N M，Rogers N J，Apte S C，et al.Comparative toxicity of nanoparticulate ZnO，bulk ZnO，and ZnCl2to a freshwater microalga(Pseudokirchneriella subcapitata):the importance of particle solubility［J］.Environmental science＆technology，2007，41(24):8484-8490.

［10］王逸云，王長海.無菌條件下的小球藻培養(yǎng)條件優(yōu)化［J］.煙臺大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)與工程版，2006，19(2): 125-129.

［11］于貞，王長海.小球藻培養(yǎng)條件的研究［J］.煙臺大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)與工程版，2005，18(3):206-211.

［12］李合生.植物生理生化實驗原理與技術(shù)［M］.北京:高等教育出版社，2000.

［13］Bradford M M.A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding［J］.Analytical biochemistry，1976，72(1):248-254.

［14］Kolber Z，Zehr J，F(xiàn)alkowski P.Effects of growth irradiance and nitrogen limitation on photosynthetic energy conversion in photosystem II［J］.Plant Physiology，1988，88(3):923-929.

［15］許大全，張玉忠，張榮銑.植物光合作用的光抑制［J］.植物生理學(xué)通訊，1992，28(4):237-243.

［16］Vertegel A A，Siegel R W，Dordick J S.Silica nanoparticle size influences the structure and enzymatic activity of adsorbed lysozyme［J］.Langmuir，2004，20(16):6800-6807.

［17］朱小山，朱琳，郎宇鵬，等.人工納米材料富勒烯(C60)低劑量長期暴露對鯽魚的氧化傷害［J］.環(huán)境科學(xué)，2008，29(4):855-861.

Effect of Nano-Fe2O3on Growth of Two Species of Microalgae

PEI Feng，WANG Chang-hai
(College of Resources and Environmental Science，Nanjing Agricultural University，Jiangsu Key Laboratory of Marine Biology，Nanjing 210095 China)

The effect of Fe2O3nanoparticle suspension on the growth of Chlorella pyrenoidosa and Scenedesmus obliquus is studied.The optimal concentration and critical concentration range of nano-Fe2O3to promote the growth of the two microalgae are obtained through growth inhibition test.Effect of nano-Fe2O3on internal material change of the two microalgae and the corresponding mechanisms are revealed by testing the photosynthetic characteristics，the level of oxidative stress，and the enzyme activity.The results show that optimum concentration of nano-Fe2O3on the growth of Chlorella pyrenoidosa and Scenedesmus obliquus is 6 mg/L，and higher concentration will result in cell toxicity inhibition.The results provide a reference for managing industrial waste water.

Fe2O3nanoparticle;Chlorella pyrenoidosa;Scenedesmus obliquus;photosynthetic characteristic;oxidative stress

TD7

A

(責(zé)任編輯 周雪瑩)

1004-8820(2015)03-0186-07

10.13951/j.cnki.37-1213/n.2015.03.007

2014-04-16

國家863課題資助項目(2012AA021706).

裴峰(1989-)，男，安徽馬鞍山人，碩士研究生.

王長海(chwang@njau.edu.cn)，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事海洋生化工程、微藻生物技術(shù)研究.