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富营养化引起的藻华问题是当前许多水体面临的重大环境问题。水生植物化感抑藻现象的发现为这一问题的解决提供了一种新思路。焦性没食子酸是沉水植物穗花狐尾藻分泌的多酚类化感物质中化感效应非常强的一种物质。本文从氧化损伤和细胞程序性死亡(PCD)的角度系统的研究了多酚类化感物质对水华蓝藻铜绿微囊藻的化感作用机理，主要结论如下: 1)比较不同光照强度和CO2的通入对铜绿微囊藻生长的影响，表明在1000-3000 lux光强下铜绿微囊藻能正常较快生长，1000 lux为生长最适光强，CO2为室内批次培养下后期生长限制因子之一。铜绿微囊藻的光密度(OD650)在低于0.35条件下，与藻细胞密度显示了极好的相关性，两者线性拟合满足方程:y=9.52×107x-1.14×106[x表示650 nm波长下的吸光度值，y表示藻细胞浓度(个mL-1)]。在进行毒理和其他生理生化研究时宜将铜绿微囊藻连续培养两代并以第五到第七天的藻为实验藻种。 2)在短期急性暴露实验下，铜绿微囊藻的细胞活性显著性降低，DNA链的断裂和焦性没食子酸(PA)暴露浓度在15.8μM到396.2μM之间呈现剂量效应关系，DNA链的断裂水平随着暴露时间的延长先升高后下降。在不同暴露浓度下，铜绿微囊藻胞内均检测到活性氧(ROS)水平的显著性升高，活性氧清除剂抗坏血酸、N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)、生育酚能够明显减轻PA诱导的DNA链的断裂。流式细胞仪的分析结果显示，396.2μM PA暴露48 h导致铜绿微囊藻细胞内含物外流和细胞体积变小，细胞膜在79.4μM到396.2μM PA暴露下完整性显著性降低。在ROS水平在高于对照组50％-149％的范围内可诱导细胞的直接氧化损伤。以上结果表明，化感物质PA在诱导ROS水平超过细胞抗氧化系统清除能力和DNA修复系统的修复能力的时候，可以导致细胞膜的损伤和DNA链的断裂，造成对细胞的直接的氧化损伤。 3)铜绿微囊藻在较低浓度PA长时间暴露条件下，细胞出现核区、光合片层结构的消失，细胞功能区域的瓦解及空泡化，caspase-3(-like)活性与DNA的片段化呈现剂量效应，这些形态学和生化特征的变化表明PA诱导了铜绿微囊藻细胞程序性死亡的发生。通过对PA的自氧化产物的气象色谱与质谱联用(GC-MS)分析，检测到其自氧化产物之一红倍酚，同时，发现红倍酚和其它自氧化产物随着自氧化过程逐步降解并伴随着ROS的持续产生。通过对激活caspase活性所需ROS水平的分析发现，ROS与caspase-3(-like)呈现正相关性，在ROS水平高于对照组10％-43％的范围内可导致铜绿微囊藻caspase-3(-like)的明显激活。这些结果表明，PA在自氧化过程中产生低水平的ROS，通过对铜绿微囊藻的持续作用，可导致caspase-3(-like)的激活，触发铜绿微囊藻细胞程序性死亡的发生。 4)铜绿微囊藻在四种多酚类化感物质焦性没食子酸、没食子酸(GA)、儿茶酸(CA)、鞣花酸(EA)作用下，在其细胞内观测到明显的亚细胞结构的降解，细胞的空泡化，拟核的消失，细胞固缩物的形成，DNA的片段化以及caspase-3(-like)的激活。在铜绿微囊藻的不同株系中发现编码caspase蛋白的关键结构域显示了极高的同源性。这些结果表明，多酚类化感物质诱导的铜绿微囊藻细胞死亡具有程序性死亡的特征。通过对细胞活性的检测结合所观察到的程序性死亡特征，推测四种化感物质诱导PCD的顺序由强到弱依次为:PA＞GA＞CA＞EA。在多酚类化感物质诱导的铜绿微囊藻细胞死亡之前，观察到ROS水平的上升，并且ROS的清除明显导致caspase-3(-like)活性的下降，同时发现caspase-3(-like)的活性与细胞活性呈现负相关。由此推测，多酚类化感物质很有可能通过诱导ROS的产生，导致caspase-3(-like)的激活，从而来触发铜绿微囊藻细胞的程序性死亡。 5)在低剂量多次添加的条件下，单次添加剂量为7.9μM PA显著性的抑制铜绿微囊藻的生长，两种藻在酯酶活性、叶绿素荧光和细胞形态学方面对PA的响应不一致，铜绿微囊藻对焦性没食子酸的响应比羊角月牙藻更加灵敏。当单次添加剂量达到3.9μM PA时，铜绿微囊藻细胞酯酶活性和叶绿素荧光水平开始由激活转为抑制状态，与之对应的细胞生长率也低于对照组。以上结果表明，PA对铜绿微囊藻的抑制表现出特异性，模拟水生植物释放化感物质的低剂量多次添加模式是一种有效对藻类产生抑制的化感物质投加方法。在考虑将化感物质作为杀藻剂和进行化感机理研究方面，可以考虑低剂量多次添加这一投加模式。 以上实验结果表明，铜绿微囊藻在经过化感物质PA暴露后，诱导细胞内产生的ROS可能通过两种途径对细胞造成伤害，一是直接作用于细胞内的生物大分子，如DNA和脂质等，进而引发细胞的直接氧化损伤，另外铜绿微囊藻细胞内的ROS也可能作为信号分子触发细胞内的caspase-3(-like)的活性，从而引起铜绿微囊藻细胞程序性死亡的发生。PCD作为一种不可逆的细胞死亡过程，在自然水环境中更有可能被水生植物分泌的化感物质所触发。