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由于人为活动加剧,铜已成为最为严重的重金属污染之—,对水生浮游植物产生毒害。作为水生系统的初级生产者——藻类,被广泛用于污染物水生毒理评估。本研究以海洋模式藻三角褐指藻作为铜毒性测试对象,评价铜对其生理、生化、细胞、亚细胞结构以及基因水平所产生的影响。研究表明,铜抑制三角褐指藻的生长,并具有浓度依赖性。藻细胞暴露在10、20、40、60、80、100和150 μMCu中96h后,抑制率分别为 1.1%、0.3%、32.1%、48.9%、55.2%、60.8%和63.1%,我们选取20、40和60 μM Cu进行后续研究。通过测定藻细胞中各种金属离子含量,与对照组相比,发现Fe、Na、Mg、K和Ca在40和60μM铜处理组中显著增加,Mn在所有铜处理组中均显著下降,而Zn则在所有铜处理组中都无明显变化,表明铜破坏了藻细胞内的离子平衡。通过激光共聚焦显微镜观察及荧光强度检测表明,铜导致藻细胞产生大量ROS,造成藻细胞氧化损伤。同时MDA含量的增加,表明铜处理导致藻细胞膜结构受损。为证实Cu抑制藻生长与藻细胞分裂的相关性,我们通过流式细胞仪分析铜对藻细胞周期的影响。研究发现,铜可以诱导藻细胞G0/G1期向G2/M期过渡,加速藻细胞分裂;荧光定量PCR结果表明,铜诱导藻细胞分裂相关基因ftsH的表达。因此,铜抑制藻细胞数量的生成是通过氧化损伤而破裂,而并没有抑制其细胞分裂而造成。铜可以扰乱电子传递,通过实时荧光定量PCR分析铜对呼吸及光合电子传递链相关基因(nad5、SDH2、cox3、atpA、psbD、petD、psaB、petF和rbcL)表达影响。发现在20和40 μM铜处理48h后所有基因表达均显著下调,而在铜处理96h后,所有基因表达显著上调,且呈浓度依赖性。研究同时发现,Fe可以有效缓解铜对藻细胞产生的毒害。