海洋微藻中砷-磷互作的生态毒理效应
编号:2824
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更新:2023-04-12 16:51:18 浏览:504次
特邀报告
摘要
海洋微藻通过对砷(As)的摄入、累积和代谢影响海洋中砷的迁移和转化。受富营养化影响,近岸海水中磷浓度和形态组成(DOP和DIP占比)发生变化,但是磷如何影响砷在海洋微藻中的毒性尚未明晰。本研究以常见硅藻中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和甲藻强壮前沟藻(Amphidinium carterae)为研究对象,探究不同环境DIP和DOP水平对As毒性的影响及其机制。研究结果发现:1)DIP能够缓解中肋骨条藻中砷毒性,其关键作用在于降低胞内砷累积。在环境相关DIP浓度范围内,砷吸收速率随DIP浓度升高而降低,主要受到DIP的非竞争性抑制作用。当DIP浓度上升时,更多的砷分布于金属解毒亚细胞组分,砷向低毒形态转化的能力上升。2)对比中、低磷条件下经砷暴露的中肋骨条藻转录组结果,发现中磷砷组有1273个基因显著下调,1214个基因显著上调。DIP浓度升高后,藻内磷酸转运体表达下降,可能导致砷吸收减少;同时藻通调整光合作用、碳代谢、脂质代谢、DNA修复与校正、转录后修饰与翻译相关途径以适应砷毒性。3)与DIP为磷源对比,在DOP(三磷酸腺苷,ATP)为磷源下,砷在中肋骨条藻和强壮前沟藻的毒性增强,具有相对更高的胞内砷累积、砷磷比和砷摄入速率。磷在强壮前沟藻中表现出对砷吸收的混合型抑制作用。相比于中肋骨条藻,强壮前沟藻对砷的吸收更快、累积更多,并且胞内AsV被还原为AsⅢ并外排至海水中。而以DOP为磷源的中肋骨条藻将砷从生物解毒组分转移至细胞碎屑,并且胞内砷有机转化被抑制,更多强毒性的无机砷被藻细胞释放至海水中。因此,海水DOP/DIP增加可导致砷污染风险上升。综上,本研究有助于深入理解砷的海洋生物地球化学循环机制和生态风险评估。
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