Co对绿色巴夫藻超微结构的影响

Co对绿色巴夫藻超微结构的影响 Co对绿色巴夫藻超微结构的影响 第l9卷第2期 2000年5月 海洋环境科学 MARINEENVIR0NMENTALSCIENCE 19.NO2 May.2000 @Co对绿色巴夫藻超微结构的影响. 一 陈必链,庄惠如,陈文,施巧琴t7(,.';,, (1.福建师范大学生甍李建福州350[H]一三?砷大学电镜室.福建福州350002)Xf'上, qf协, 电镜技术探讨叠属离子Co对绿色巴夫藻超散结构的影响.实验结果摘要:利用 明.一定浓度的c0可导致 细胞色素体肿涨.类囊体片层曼破坏.细胞质膜不完整.{葭泡增多变大.棱内异染色质增多边聚,同时还对线粒 体产生不同程度的影响韧步证实Co对藻细胞的两大能量供应系坑色素体和线粒体有不同程度的影响.使细 胞能量供给受限制.影响藻正常的生长代谢,,-h 关-词:璧鱼里墓:塑垦堕塑:c.高子哇丝E},' 中田分类号:O61481,;X50323文献标识码:A文章?号:10076336(2000)02-002203 EffectsofCoontheultrastructureofPavlovaviridis CHENBi?lian,ZHUANGHui一几】,CHENWen-[ie~,SHIQiao-qin (1BCollege,FujianTeachersUniversity.F~hou350007,China;2.FujianMedical University.Fuzhou350002.Ckina) Abstract:ThemainoectoftkisWOrk帅 stOstudythecelIuttras~ructureofPvirldistr~,tedwith0.5mg?Lc0.andobt血ed informationforstudyofthemechanismofheawmetaltoxictoalgaeTheresultshawuthatthepi gmentbndyswe抛sweUedupand photosynthetic1~elhewdamagedTheceilme~nbranewRsdestroyedandthevacutoesbee~ aneandswelledThehate- roehtomatinbec舡nern帆anddis耐buted0nthe}nn盯sideoftlUele盯 smembranethemitccbundriawereinfluencndatdiffetent 日【t曲cThisworkhasprc~fedthat【wocellenergy~pplysystemsinthepigmmtbodysandmitochondtiaeaffectedinthedif- ferentextentbyCo.theedlenergysupplywasrestrieated,sothegrowthofdgw?influenced Keywords:Pviridis:trasu1t~oludt:pigD~nt 绿色巴夫藻(Pviridis)是一种适温范围 广,光照要求低的单胞藻,适合于做为经济贝 类,如泥蚶,对虾,栉孔扇贝,海湾扇贝,罗氏沼 虾的人工育苗的一种生物饵料L?",同时该 藻多不饱和脂肪酸特别是二十碳五烯酸 (EPA)含量较高_2J,其研究开发价值正引起人 们浓厚的兴趣.巴夫藻的超擞结构已有研究 报道,如Green等比较具有鞭毛的P.tutheri 和P.salina两种品系在有丝分裂过程中超微 结构的变化J.Kiss等比较光镜和电镜下 Pavlova和Euglena贮糖颗粒的结构,冷冻蚀 刻研究表明两者的贮糖颗粒都是晶体,有不同 的结构HJ.Veen研究电镜下P.calceolata细 胞器超檄结构,并和P.g'yra~$的细胞器结 构进行比较一. co是一种生物体的必需微量元素,在人 体中它主要以维生素B_及B1辅酶形式发挥 其生物学作用及其生理功能.在体外co(?) 能够取代某些金属激活酶中的其他二价阳离 子,如zn2,Mg2和Mn2.当土壤,植物,动 物饲料以及人类食物中添加极少量Co时,有 营养作用,如果加入量太多,有可能抑制机体 牧藕日期:1999.09.06,惨碹藕收到日期:1999-10—26 基金硬目:福建省科委赍助课题(K98020) 作者筒彳r:陈必链(1963一),男.爵j教授,福建省周宁县人,从事发酵工程及赣蘸培 养等教学和科研. 第2期陈必链等:Co对绿色巴夫藻超微结构的影响23 的生长,甚至导致严重的中毒事故l8一.作者 已报道7种金属离子Ni,Hg,Pb,CA,cu,Co 和Ag对绿色巴夫藻生长以及该藻富集它们 的影响l6J.本文报道co对绿色巴夫藻超微 结构的影响,为金属离子对藻类致毒机理提供 基础资料. 1材料与方法 藻种:绿色巴夫藻(P.viridfs)于1994年 7月由中国科学院海洋研究所引入本院. 培养液:按茅达球方法配制. 培养条件:温度25?,500mL三角烧瓶 装200mL培养液,往复式光照摇床培养,往 复频率90次每分钟,光强度3000Ix,连续光 照. 藻的培养与Co浓度:Co浓度的选择系 根据作者实验结果确定j,在装有培养液的 三角烧瓶中加入一定浓度CoCI2.6H2O母液, 使得培养液中浓度为0.5mg/L,接八处于 对数生长期的藻种,使接藻种后培养液中藻细 胞数为4×10,5×10/mL,培养8d. 电镜制样与观察:取培养的藻细胞,低速 离心,用3%戊二醛一L5%多聚甲醛,1%四 氧化锇一1.5%亚铁氰化钾固定液分别于4? 固定,系列乙醇丙酮脱水,环氧树脂618包埋, 超薄切片,经醋酸铀,柠檬酸铅染色,日立Hu 一 12A型透射电镜75kV加速电压下观察,摄 影 2结果 21正常细胞的形态结构 绿色巴夫藻分类上隶属杂色藻门(Chin. mophyta),金藻纲(Chry~ophyceae),巴夫藻目 (Pavlovales).光镜下藻体为单细胞,色泽黄 绿色,形状为正面圆形,侧面呈椭圆形,大小约 6m×4.8m×4m,缺乏坚硬的多糖结构 的细胞壁,只有一层膜包围,前端有两根等长 的鞭毛.活跃运动.电镜下胞质中常见肾形或 C形色素体切面l,2个,约占胞质切面i/2 以上,少数色素体中有数个中等电子密度的嗜 锇颗粒(图la,箭头所示)未见蛋白核.线 粒体2,3个,大小不一,形态多呈杆状或椭圆 形,少数为不规则形状,较密集的管状嵴常分 布于内膜下.高尔基体可见一组.细胞核位 于胞质一侧居中,异染色质分布于核中央或靠 近核膜.未见液泡(图1b). 2.2Co对藻细胞结构的影响 与正常细胞相比,经Co处理的藻细胞部 分细胞质膜向外如泡状隆起(图1c,星号所 示),隆起中尚可见较大的泡(图1d,星号所 示);细胞质膜不完整,甚至细胞质基质成分外 流,核异染色质增多边聚(图le);色素体1,2 个,常有不同程度的肿胀(图Ic,d,f),形状呈 球形占细胞切面的3/4,类囊体片层稀疏,模 糊解体,甚至外膜破损(图lc);基质中嗜锇颗 粒电子密度增高:线粒体1,3个,嵴相对稀 疏;细胞液泡增多变大(图lg) 3讨论与结语 Co加入培养液中对细胞结构的破坏表现 为: (1)色素体,线粒体结构受影响.色素体 的主要功能是进行光合作用,将吸收的光能转 换成化学能,贮存在碳水化台物内,类囊体膜 含各种光台色素,光合片层基质中含有光合作 用暗反应所需要的酶系统,而色素体形态的变 化,类囊体片层受损,意味着光合作用的酶系 统受影响,能量转换无法顺畅进行,导致细胞 生长影响.线粒体是细胞进行呼吸作用的主 要场所,它的主要功能是进行氧化磷酸化,把 化学能转化为高能磷酸键,进行电子传递和能 量转换.嵴膜表面包含有与氧化磷酸化有关 的酶系统,嵴数量的减少揭示细胞的供能系统 受影响,能量供应减少.作者实验证实该浓度 的Co抑制藻细胞正常生长,硝酸还原酶活性 受抑制J.陈国蔚等用半抑制浓度的三苯基 氯化锡(TPTc)处理扁藻J,Soyer等研究cd 对Prorocemicans的毒性效应时,均 24海洋环境科学第19卷 图1对照及经Co处理绿色巴夫藻的超微结构 a.对照藻细胞,×21000;b经zn+Se处理的藻细胞,×15000;c细胞虚睦向卦抱状隆起(星号所 示),箭号所示为鞭毛,×17400;d.细胞腆隆起有液泡{星号所示).×20000;e细胞质胰破损.× 2260O;f色素体内嗜锇颗粒(箭号所示),×27000;g细胞灌泡增大,×27000 Ch:叶绿体;M:线粒体;V:灌泡;Go:高尔基体;N:细胞榱;F:鞭毛.c,g为经c.处理的薰细胞 FigIPlat~CeLlsuLtrastTueture0fPridistreatedwithCo 发现线粒体水肿和局部互解现象.由于Co 使细胞的两大能量供给系统受损,导致细胞生 长受影响,产生毒害作用. (2)使液泡变大增多,这是否因为细胞生 长在受抑制情况下,机体自身产生的防御措 影响作用还 施,有待于进一步研究验证.最后, (下转第29页)