不同珊瑚对酸化、苯并%5Ba%5D芘单一和复合胁迫的生理响应.pdf

生态毒理学报Asian Journal of Ecotoxicology第 18 卷 第 3 期 2023 年 6 月Vol.18,No.3 Jun.2023 基金项目:国家自然科学基金资助项目(4196070185);2020 年海南省普通高等学校研究生创新科研课题(Hys2020-186)第一作者:陈雨梅(1998),女,硕士研究生,研究方向为海洋环境胁迫与生态系统响应,E-mail: *通信作者(Corresponding author),E-mail:DOI:10.7524/AJE.1673-5897.20221003001陈雨梅,齐钊,尹连政,等.不同珊瑚对酸化、苯并a芘单一和复合胁迫的生理响应J.生态毒理学报,2023,18(3):456-464Chen Y M,Qi Z,Yin L Z,et al.Physiological responses of different corals under single and combined stress of acidification and benzoapyrene J.Asi-an Journal of Ecotoxicology,2023,18(3):456-464(in Chinese)不同珊瑚对酸化、苯并a芘单一和复合胁迫的生理响应陈雨梅1,2,齐钊1,2,尹连政1,2,常逢彤1,2,鞠涵烨3,刁晓平1,*1.南海海洋资源利用国家重点实验室,海口 5702282.海南大学生态与环境学院,海口 5702283.海南师范大学生命科学学院,海口 571158收稿日期:2022-10-03 录用日期:2023-01-11摘要:海洋酸化和持久性有机污染物的排放对珊瑚礁生态系统的健康具有负面影响。为阐明酸化、苯并a芘(benzoapyrene,BaP)单一及复合胁迫对 2 种不同形态珊瑚共生虫黄藻光合生理指标和抗氧化酶活性的影响,本研究以澄黄滨珊瑚(Porites lut-ea)和多孔鹿角珊瑚(Acropora milllepora)为研究对象,分析了不同胁迫处理(酸化、BaP 胁迫、酸化与 BaP 复合胁迫)对 2 种珊瑚?的共生虫黄藻密度、叶绿素a含量以及抗氧化酶活性的毒性效应。研究结果显示,单一酸化胁迫(pH=7.8)下,多孔鹿角珊瑚共?生虫黄藻密度、叶绿素a含量和超氧化物歧化酶(SOD)酶活性呈显著下降(P0.01),过氧化物酶(POD)酶活性显著上升(P?0.01);澄黄滨珊瑚共生虫黄藻密度、叶绿素a含量无显著变化,SOD、POD 酶活性显著下降(P0.01)。单一 BaP(10 g L-1)胁迫下,多孔鹿角珊瑚共生虫黄藻的密度、叶绿素a含量显著下降(P0.01),SOD、POD 酶活性无显著变化;澄黄滨珊瑚共生虫黄藻?密度无显著变化,叶绿素a含量显著下降(P0.01),SOD、POD 酶活性明显升高(P0.01);在海水酸化复合 BaP 胁迫下,多孔鹿?角珊瑚的共生虫黄藻叶绿素a含量、SOD 酶活性显著下降(P0.01),澄黄滨珊瑚共生虫黄藻密度显著升高(P0.05),POD 酶活?性显著下降(P0.01)。研究结果表明,珊瑚对不同环境的胁迫响应存在种间差异,多孔鹿角珊瑚较澄黄滨珊瑚更加敏感;珊瑚?共生虫黄藻叶绿素a含量变化更适合作为海洋酸化、BaP 胁迫的指示因子。关键词:海水酸化;苯并a芘;珊瑚;共生虫黄藻;生理响应文章编号:1673-5897(2023)3-456-09 中图分类号:X171.5 文献标识码:APhysiological Responses of Different Corals under Single and CombinedStress of Acidification and BenzoapyreneChen Yumei1,2,Qi Zhao1,2,Yin Lianzheng1,2,Chang Fengtong1,2,Ju Hanye3,Diao Xiaoping1,*1.State Key Laboratory of Marine Resources Utilization in South China Sea,Haikou 570228,China2.College of Ecology and Environment,Hainan University,Haikou 570228,China3.College of Life Sciences,Hainan Normal University,Haikou 571158,ChinaReceived 3 October 2022 accepted 11 January 2023Abstract:The health of coral reef ecosystem has been negatively impacted by ocean acidification(OA)and the第 3 期陈雨梅等:不同珊瑚对酸化、苯并a芘单一和复合胁迫的生理响应457 discharge of persistent organic pollutants(benzoapyrene,BaP).In order to elucidate the individual and combinedeffects of OA and BaP on the algal photo-physiology and antioxidant system of coral holobionts,we measured theSymbiodiniaceae density and chlorophyllacontent,as well as antioxidant enzyme activities of holobionts in two?reef-building corals,Acropora millleporaandPorites lutea,respectively.The results showed that OA(pH=7.8)?caused a significant decrease in Symbiodiniaceae density,chlorophyllacontent,and superoxide dismutase(SOD)?activity,but a significant increase in peroxide(POD)activity(P0.01)inA.millepora,whereas no significant vari-?ation in two algal photo-physiological indexes and a significant decrease(P0.01)in SOD and POD activities of?P.lutea.An exposure of 10 g L-1induced significant decrease in Symbiodiniaceae density and chlorophyllacon-?tent(P0.01),but there has no significant change in SOD and POD activities ofA.millepora.Additionally,chloro-?phyllacontent significantly decreased(P0.01),but SOD and POD activities were significantly elevated inP.lutea(P0.01).Under combined stressors exposure,the chlorophyllacontent and SOD activity significantly declined(P0.01)inA.millepora,while Symbiodiniaceae density significantly increased(P0.05)inP.luteaaccompanied?with significantly decreased POD activity(P0.01).Our findings suggested thatA.milleporais more sensitive thanP.luteato the environmental stress.The chlorophyllacontent appears suitable as the bio-indicator to monitor oceanacidification and BaP pollution.Keywords:acidification;benzoapyrene;coral;Symbiodiniaceae;physiological index 海洋酸化已经成为珊瑚礁生态系统健康的主要威胁1。据美国国家海洋和大气管理局(National O-ceanic and Atmospheric Administration,NOAA)报告,2021 年全球平均大气 CO2含量为 414.72 mgL-1。如果全球能源需求持续增长,到 21 世纪末,大气中的 CO2含量可能达到 800 mgL-1甚至更高2。近20 年来,海洋表层水 pH 值每 10 年下降 0.017 0.027 个单位3,随着大气中 CO2浓度不断增加,海洋对大气中 CO2的吸收速度继续加快。预计到 21世纪末 pH 将下降 0.2 0.4 个单位4。随着海洋酸化程度的加深,最终会导致珊瑚礁结构的损坏和珊瑚的生长5。Vogel 等6指出,酸化程度的加剧对珊瑚产生了负面影响,且海水酸化和其他环境胁迫可能对珊瑚产生累加的负面影响。因此,不同种类的珊瑚对海洋酸化的响应差异,以及多种环境压力因素之间的相互作用还需要进行更多的研究7。苯并a芘(benzoapyrene,BaP)是持久性有机污染物多环芳烃(PAHs)的典型代表。近年来,持续的人类活动导致更多的 PAHs 通过空气-水交换和沉积进入海洋,威胁到珊瑚礁生物和整个珊瑚礁生态系统8。据报道,PAHs 广泛存在于南海沿岸甚至近海的海水和珊瑚礁区中9。在海南岛近岸的部分珊瑚礁区中,水体的 PAHs 含量为 13.60 407.82 ngL-1,沉积物中 25.3 387.5 ngg-1(以干质量计),而珊瑚体内含量达到 209.41 824.52 ng g-1(以干质量计),显著高于周围环境中的浓度,说明珊瑚对 PAHs具有较强的富集效应10-11。由于全球变化和人类活动的影响,海水酸化和 BaP 均已成为威胁珊瑚生存的重要环境因子,而海洋酸化与有机污染物污染在海洋环境中更多是相伴出现,海水酸化极有可能改变 BaP 等污染物的海洋环境行为,进而影响其毒理效应。目前,海水酸化和 BaP 对造礁珊瑚毒理效应的相关研究大多是针对单一的因素开展,关于酸化和 BaP 联合胁迫影响珊瑚的研究尚鲜有文献报道,与单一环境因子相比,联合因子的协同作用对珊瑚的影响研究更复合实际12。珊瑚共生虫黄藻的叶绿素含量和细胞密度情况以及珊瑚共生体抗氧化酶活性可以反映珊瑚的健康状况11,13-14,因此,本研究选用 2 种不同形态的珊瑚为受试对象,探究酸化、BaP 单一和复合污染对珊瑚共生虫黄藻细胞密度、叶绿素含量和珊瑚共生体抗氧化酶活性的影响,筛选出敏感的生物标志物,以期为阐明海洋酸化-BaP 的联合毒性效应和不同形态珊瑚的环境耐受性提供科学依据和基础数据。1 材料与方法(Materials and methods)1.1 实验试剂苯并a芘(BaP)为色谱纯,购自 Sigma 公司,二甲基亚砜(DMSO)为分析纯,购自西陇科学股份有限公司。超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和考马斯亮蓝法蛋白定量(TP)均由南京建成生物工程458 生态毒理学报第 18 卷研究所提供。1