环境雄激素对微藻的毒性效应及作用机理研究

Environmental androgens (EAs), as a class of typical environmental endocrine disruptors, are widely present in the aquatic environment and soil environment. Extremely low doses of EAs can cause adverse physiological effects on organism. Their ecological risks should not be underestimated. So far, research on EAs focused on their detection methods, distribution and the impact on animal reproductive system and reproductive capacity, etc. However, the mechanisms of EAs on organism are still not known. The toxic effects of EAs on microalgae (the most important primary producers in aquatic ecosystems) have yet to be studied. In the present study, we will study the effects of EAs on the growth, biochemical composition, enzyme activity and ROS of microalgae. The biological concentration of EAs in microalgae will also be studied to explain the toxic effects and mechanism of EAs on microalgae and select the microalgae of EAs-concentration. These results will provide a basis for revealing the mechanism of EAs on aquatic animals, and it will be helpful for further research on the control methods of EAs.

环境雄激素，作为一种典型的环境内分泌干扰物，广泛存在于水环境和土壤环境中，低剂量即可对生物造成极为不良的生理效应，其生态风险不可低估。目前，对环境雄激素的研究主要集中于环境雄激素的检测方法、分布特征及其对动物生殖系统和繁殖能力的影响等方面，关于环境雄激素对生物的作用机理、环境雄激素对水域生态系统中重要的初级生产者——微藻的影响等科学问题还有待研究。本项目以几种常见的淡水藻为实验对象，通过开展环境雄激素对微藻生长、生理生化性质的影响以及环境雄激素在微藻中的富集情况等方面的研究，揭示环境雄激素对微藻的毒性效应及作用机理，筛选出对环境雄激素敏感和耐受的藻类。研究结果将有助于探究环境雄激素对高营养级生物的作用机理，对进一步探索环境雄激素的治理方法，具有重要的科学意义。

环境雄激素广泛存在于水环境及陆地环境中，作为一种典型的环境激素，低剂量即可对生物造成严重的生理效应，对环境健康和生态安全构成了严重威胁。微藻作为生物因子，会影响环境雄激素在水中的迁移、转化、降解等环境行为。因此，研究藻类对环境雄激素的响应、富集与降解，可为环境雄激素的监控和治理奠定基础。本项目通过考察环境雄激素对微藻生长的影响规律和特点发现，高浓度的环境雄激素对微藻生长具有抑制作用，低浓度的环境雄激素对微藻具有毒物兴奋效应；通过比较三种淡水微藻对雄激素的耐受性可发现，普通小球藻对雄激素最敏感，小环藻对雄激素耐受性最强。从生理生化水平发现，环境雄激素对微藻具有一定的毒物兴奋效应，低浓度的雄激素可促进微藻细胞叶绿素、蛋白质和碳水化合物含量的增加。通过对藻体内稳态的微干扰，藻体内启动一系列修复和维持机制，增加细胞内可溶性蛋白和可溶性糖，这是微藻自身的一种防御机制。低浓度环境雄激素可激活藻细胞的抗氧化防御系统，但随着氧化压力的增加会导致细胞内活性氧自由基平衡的破坏，从而对微藻细胞产生影响，此为环境雄激素对微藻的作用机理之一。通过微藻对环境雄激素的富集与降解研究发现，微藻可快速积累水环境中的雄激素，微藻细胞对雄激素的降解作用进行主要在藻细胞内部进行，积累作用可看作是降解作用的中间过程。本研究中所选用的三种微藻对睾酮均有显著的降解作用，降解能力由强到弱依次为：小环藻＞小球藻＞铜绿微囊藻。小环藻耐受性强，对睾酮的降解率达到100%，是理想的雄激素去除藻种。本研究结果为全面了解环境雄激素的生态效应奠定了基础，为研究环境雄激素在水中的迁移转化规律及环境雄激素的生物监测与生物降解提供了科学依据。