【摘 要】
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铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa,M aeruginosa）在全球范围内广泛分布,在富营养化淡水中易大量增殖形成有害藻华（harmful algal blooms,HABs）。硫酸铜是一种有效又廉价的除藻剂,常用于治理淡水生态系统中的有害藻华。同一细胞群中的不同细胞间存在明显的异质性,在单细胞水平对细胞内容物进行定量分析将会展现出细胞异质性,获得最真实的检测结果。单细胞电感
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铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa,M aeruginosa）在全球范围内广泛分布,在富营养化淡水中易大量增殖形成有害藻华（harmful algal blooms,HABs）。硫酸铜是一种有效又廉价的除藻剂,常用于治理淡水生态系统中的有害藻华。同一细胞群中的不同细胞间存在明显的异质性,在单细胞水平对细胞内容物进行定量分析将会展现出细胞异质性,获得最真实的检测结果。单细胞电感耦合等离子体质谱（Single cell-inductively coupled plasma mass spectrometry,SC-ICP-MS）是近几年新发展起来的在单细胞水平直接定量细胞内元素含量的分析技术。本研究旨在简化样品处理流程,建立使用SC-ICP-MS监测细胞状态和定量单细胞藻类细胞内金属含量的分析方法,并应用于探究不同铜浓度（0、30、60、100和200μg/L）的两种铜离子除藻剂(CuSO4和EarthTec?除藻剂)处理后单细胞铜绿微囊藻的细胞状态变化和铜摄取规律,以拓展SC-ICP-MS技术的应用范围并为铜离子除藻剂使用剂量的确定提供有用信息。首先根据SC-ICP-MS技术原理,初步确定了分析方法的参数,筛选出铜绿微囊藻细胞中含量丰富的内源金属镁作为细胞状态指示物。然后,选择使用已知浓度的新鲜铜绿微囊藻细胞悬液作为标准品建立了测定进样效率的方法。最后,以获得高且稳定的进样效率为标准,优化了 SC-ICP-MS分析方法中驻留时间（100 μs）、扫描时间（100 s）、进样流速（21～22 μL/min）和标准细胞悬液的浓度（～500,000 cells/mL）等参数。方法优化后细胞内铜含量和镁含量的定量限分别为65 ag/cell（RSD 为 10.05%）和 98 ag/cell（RSD 为 11.78%）,细胞浓度定量限为 3,000 cells/mL（RSD为4.23%,回收率为95.11%）。与其他SC-ICP-MS分析方法相比,本研究建立的方法样品准备流程更简单,进样效率高达63.65%。此外,铜离子除藻剂处理实验中流式细胞仪监测到的完整细胞浓度变化趋势与SC-ICP-MS监测结果一致,验证了 SC-ICP-MS分析方法的准确性。SC-ICP-MS分析结果表明,CuSO4和EarthTec?除藻剂分别处理铜绿微囊藻细胞后,铜浓度为30 μg/L的CuSO4和EarthTec?除藻剂对铜绿微囊藻细胞均无毒害作用;铜浓度为60、100和200 μg/L的CuSO4和EarthTec?除藻剂暴露一定时间后均能使细胞释放内源镁以及使完整细胞浓度明显减少,而且铜浓度越高,内源镁释放的速度和细胞浓度减少的速度越快,表明铜离子除藻剂的除藻效率与铜浓度和暴露时间有关。铜浓度为30 μg/L的CuSO4和EarthTec?除藻剂分别处理后,铜绿微囊藻细胞内的平均铜含量和含可检测水平铜的细胞浓度均随时间而增加;铜浓度为60、100和200 μg/L的CuSO4和EarthTec?除藻剂处理后,铜绿微囊藻细胞内的平均铜含量除铜浓度为60和100 μg/L的CuSO4处理组均随时间而增加外,其他处理组均随时间先增加后减少,所有处理组中含可检测水平铜的细胞浓度均随时间先增加后减少,而且含可检测水平铜的细胞浓度的减少与完整细胞浓度的减少几乎同时发生,表明铜绿微囊藻细胞在吸收一定量铜离子后裂解。此外,铜浓度仅影响铜绿微囊藻吸收铜离子的速率,并不影响铜摄取量;铜绿微囊藻细胞内铜含量分布图表明,铜绿微囊藻细胞对铜离子的吸收存在显著的细胞异质性。
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