不同氮磷浓度对蛋白核小球藻砷富集和转化的影响

whether the effects of N and P on the As uptake are related to microalgal growth changes. Therefore, we first studied the impacts of N and P
concentrations on the growth of C. pyrenoidesa, and then chosen N L-1, 24.7 mg L-1）and P L-1, 0.6 mg L-1）concentrations （247 mg · · （6 mg · · mg L -1 As3+ and As5+. Results showed that the algal As accumulation and transformation were not affected when P was 6 mg· L -1 and N was · that had no effects on the algal growth, to investigate their effects on the As metabolism in this algae under exposure of 0.8 mg· L -1 and 8 decreased from 247 mg· L -1 to 24.7 mg· L -1. However, these processes were significantly impacted when N was 247 mg· L -1 and P was de原 creased from 6 mg· L -1 to 0.6 mg· L -1. The decrease in P supply also promoted the reduction, methylation and excretion of As in C. hancing the efficiency of As pollution remediation in water. mation greater than N does. This study would provide a theoretical basis for elucidating the regulatory mechanisms of As metabolism and en 原 Keywords： Chlorella pyrenoidesa; nitrogen; phosphorus; arsenic; accumulation; transformation pyrenoidesa. These results indicate that, when N and P have no effects on the algal growth, P influences the As accumulation and transfor 原
差异， 故延长 至第 5 d 收 集 ， 用 甲 醇 提 取色 素 ， 利用分 653、 666 nm 处的 A 值 ， 光光 度 法分别 测 定 其 在 470、
P 浓度设置 表 1 培养液的 N、
和繁殖的重要因子， 不足或过多都会对藻细胞的生长 能与 As5+竞争 和砷代谢过程产生影响。磷酸盐 （PO34） Knauer 等 现 低 P 增 加 了 As 对 小 球 藻 的 毒 性 ， 5+ Levy 报 道 低 P 促进 了 蛋 白 核 小 球 藻 对 As 的 富 集 ，
5+
力[6]， 但其修复效果受到培养介质中营养条件的影响[7]。 氮 （N） 、 磷 （P） 等无 机 营养 盐是 限制 小 球 藻 生 长
[8-9]
L-1 P/mg L-1 固定 N/247 mg · ·
源自文库L-1 固定 P/6 mg ·
2.47 4.94 24.7 247 2470 4940 60 120
1665-1671. 亚， 等 . 不同氮磷浓度对蛋白核小球藻砷富集和转化的影响[J]. 农业环境科学学报, 2016, 35 （9） ：
不同氮磷浓度对蛋白核小球藻砷富集和转化的影响
刘 聪 1， 许平平 1， 王 亚 1， 郑燕恒 1， 林巧云 1， 唐 皓 1， 张春华 2， 葛 滢 1*
2.南京农业大学生命科学实验中心， （1.南京农业大学资源与环境科学学院， 江苏省海洋生物学重点实验室， 南京 210095； 元素与 生命科学示范实验室， 南京 210095） 摘
（1.College of Resource and Environmental Sciences, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China; 2.Laboratory Centre of Life Abstract： Nitrogen （N）and phosphorus （P）are important factors controlling the growth of microalgae such as Chlorella pyrenoidesa. The accumulation of arsenic （As）by this alga may be regulated through adjusting N and P concentrations in the culture. However, it is unclear
LIU Cong1, XU Ping-ping1, WANG Ya1, ZHENG Yan-heng1, LIN Qiao-yun1, TANG Hao1, ZHANG Chun-hua2, GE Ying1* Science, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China）
24.7 mg L-1） P 0.6 mg L-1） 8 mg L-1 的亚砷酸盐 核小球藻生长的影响； 进而选择不影响小球藻生长的 N （247、 · 、 （6、 · 浓度组合， 设置 0.8、 · 24.7 mg L-1 不会影响小球藻对 As3+和 As5+的富集及其胞内 As 形态的转化；而当 N 浓度为 247 mg L-1 时， P 浓度降低到 0.6 mg L-1 · · ·
Table 1 N and P concentrations in culture solution
N/mg L-1 · 0 0 0.06 0.12 0.6 6
L） P 浓度对小球藻生 和 K2HPO（ · 。为研究 N、 4 6 mg P
第 35 卷第 9 期
， 其
微藻是海洋和淡水生态系统中的初级生产者， 以 CO 阳 光、 2、 无 机盐 和水分自 养 生 长 ， 通过 光 合 作 用产 生氧气和有机物， 对维护水环境生态平衡具有重要作 用。小球藻 分 布广泛 、 适 应能力 强 ， 对 砷 的富 集 高 达 -1[5] 50 000 滋g g ， · 因而在含砷废水的净化上有巨大的潜
1666
农业环境科学学报
-1 [1]
致癌物 。 随着经济和社会的发展， 工农业活动的不合 理排放导致砷污染日趋严重， 引起了国内外学者 的广 泛关注。在自然水体中， 砷含量范围为 0.5~5000 滋g · L L ， 在某些受污染的水体中甚至高达 20 mg · 5+ 3+ [4] 形态以砷酸盐 （As ） 和亚砷酸盐 （As ） 为主 。
P 浓度对这种微藻吸收 As 的影响是否与其生长变化有关， P 浓度对蛋白 进行调控。 为探讨 N、 采用室内培养实验， 首先研究不同 N、
P 的浓度， 要： 氮 （N） 、 磷 （P） 是影响蛋白核小球藻生长的重要因素， 通过改变培养液中 N、 可能实现对蛋白核小球藻富集砷 （As）
P 浓度对小球藻 As 富集和转化的影响。结果表明， L-1 时， N 浓度降低 到 （As3+） 和砷酸盐 （As5+） 处理 3 d， 研究 N、 当 P 浓度为 6 mg · P 对其 As 富集和转化过程的影响比 N 更为显著。 条件下， X52 中图分类号： A 文献标志码： 则会显著增加小球藻对 As3+和 As5+的吸收和富集， 藻细胞内 As5+还原、 甲基化和外排也显著增强。 因此， 在不影响小球藻细胞生长的 1672-2043 09-1665-07 文章编号： （2016） doi:10.11654/jaes.2016-0402
关键词： 蛋白核小球藻； 氮； 磷； 砷； 富集； 转化
Effects of various nitrogen and phosphorus concentrations on arsenic accumulation and transformation in Chlorella pyrenoidesa
-1[2] -1[3]
砷是自然界中有毒的的类金属元素， 被列为 玉类
长的影响， 在固定一种元素浓度后， 设置另一种元素的 系列浓度 （表 1） ， 连续培养， 每天用酶标仪测定小球藻 的 OD680 值。固定 P 元素、 不同 N 浓度的藻样于第 3 d 收集， 固定 N 元素、 不同 P 浓度藻体由于第 3 d 生长无 计算其叶绿素 a， 叶绿素 b 和类胡萝卜素的含量[16]。
藻 细胞 膜 上的 磷酸 盐 结合 位 点 ， 因此 P 含量的 变 Bahar 等 [ 6] 发 化 会 影响 小 球 藻 对 As 的吸收和 毒 性 。
小球藻培养至对数期后， 离心得到的藻细胞用去 P 浓度的 BG11 培 离子水清洗 2 次， 将其转入不同 N、 L-1 和 24.7 mg L -1，且没 有 进 行 缺 N 处 置为 247 mg · · 理； 另一方面， 小球 藻在生 长 过程中能大量吸收 P 并 养基。由于小球藻对缺 N 很敏感， 为了避免藻细胞生 长受抑制对 As 富集和代谢的影响， 培养液 N 浓度设
1.3 N、 P 浓度对蛋白核小球藻砷富集和转化的影响
[ 10]
等 [11]和 Karadjova 等[12]则证 实 增加 P 营养 降低了 As5+ 和 As3+对小球藻的吸收和毒性效应。
Maeda 等[13]发现随着培养液硝酸盐 道很少。 （NO3 ） 浓度 Wang 等[14]发 的增加， 念珠藻细胞中总砷的含量减少，
圆园16原03原26 收稿日期： 31400450） 基金项目： 国家自然科学基金项目 （41371468， 2013103006@njau.edu.cn 作者简介： 刘 聪 （1992—） ， 女， 河北邢台人， 硕士研究生， 主要研究方向为环境污染控制及生物修复。E-mail： * 通信作者： yingge711@njau.edu.cn 葛 滢 E-mail：
N 对微 藻 As 富 集 和转化的影响 则 报 与 P 相比，
现缺 N 条件下莱茵衣藻能够富集更多的 As3+。然而在 N 浓度的变化对藻类的生长有显著的影 上述研究中，
P 组合， 再 结合 水平中选出不影响藻细胞生长的 N、 3+ 5+ As 和 As 处理， P 浓度对小球藻 As 富集和转 研究 N、 提高水环境砷污染的修复效率提供理论依据。
圆园16， 35 :1665-1671 （9）
刘 聪， 许平平， 王
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允燥怎则灶葬造 燥枣 粤早则燥鄄耘灶增蚤则燥灶皂藻灶贼 杂糟蚤藻灶糟藻
2016 年 9 月
LIU Cong, XU Ping-ping, WANG Ya, et al. Effects of various nitrogen and phosphorus concentrations on arsenic accumulation and transformation in Chlorella pyrenoidesa[J]. 允燥怎则灶葬造 燥枣 粤早则燥-耘灶增蚤则燥灶皂藻灶贼 杂糟蚤藻灶糟藻 , 2016, 35 :1665-1671. （9）