摘要
抗生素通过生物富集作用在水生生态系统中流动，对人类和水生生物的健康产生潜在的负面影响。磺胺甲恶唑在水环境中的高检出率意味着其在环境中的广泛分布。我国作为抗生素使用大国，水环境中的磺胺甲恶唑含量相对其他国家和地区较高，研究磺胺甲恶唑对水生生物的影响效应及作用机制，有助于更加科学的认识磺胺甲恶唑的生态影响，这具有十分重要的现实意义。藻类处于食物链的底层，在水生生态系统中扮演着重要角色，是重要的初级生产者，通常被作为水质指标和化学品评估的指示生物。本研究以OECD化学品测试导则推荐的两种典型绿藻为研究生物，建立基于固相萃取-液相色谱串联三重四极杆质谱(SPE-LC-MS/MS)的磺胺甲恶唑分析技术，开展了不同浓度磺胺甲恶唑对典型绿藻的生长抑制效应实验。同时，还从氧化应激和抗氧化反应等生理特性的角度解析了典型绿藻对磺胺甲恶唑敏感性差异的原因。在此基础上，并应用第二代测序技术揭示了磺胺甲恶唑对敏感典型藻在转录组层面的作用机制。本论文研究成果如下： (1)基于固相萃取-液相色谱串联三重四极杆质谱(SPE-LC-MS/MS)建立了磺胺甲恶唑分析检测技术。通过使用内标稀释法，在5-400ng/mL的浓度范围内，所建立的磺胺甲恶唑标准曲线线性相关系数大于0.999，藻液加标3个浓度的平均回收率均大于65%。同时，为了减小系统误差，还建立了与其性质相近的替代物磺胺二甲基嘧啶-d4的标准曲线，在5~180ng/mL的浓度范围内该替代物的标准曲线回归方程的线性相关系数同样也大于0.999。该方法适用于对水样或藻类培养液中磺胺甲恶唑的测定。 (2)比较了磺胺甲恶唑对典型藻类的生长抑制效应，在实验室内分别开展了重铬酸钾生长抑制实验和磺胺甲恶唑生长抑制实验。实验结果表明两种绿藻的EC50分别是：羊角月牙藻0.43mg/L、小球藻1.13mg/L。因此我们可以看出羊角月牙藻对磺胺甲恶唑的敏感性大于小球藻。 (3)解析了典型绿藻(羊角月牙藻和小球藻)在不同磺胺甲恶唑浓度下(0、0.3、0.6、1.2mg/L)敏感性差异的原因。暴露于磺胺甲恶唑7天后，基于生物试剂盒和酶标仪测定了一系列的生物标志物。结果表明：羊角月牙藻和小球藻的生长、氧化应激及抗氧化反应表现明显不同。羊角月牙藻在磺胺甲恶唑浓度为0.3mg/L时受到显著抑制，而对小球藻则无显著影响。两种藻在面对磺胺甲恶唑胁迫产生ROS(Reactiveoxygenspecies,活性氧物质)及氧化损伤时，其抗氧化机制存在一定差异。小球藻通过增加SOD(Superoxidedismutase,超氧化物歧化酶)、CAT(Catalase,过氧化氢酶)及GST(GlutathioneS—transferase,谷胱甘肽转移酶)三种酶的活性以及叶绿素和类胡萝卜素的含量从而降低藻细胞体内的ROS水平；羊角月牙藻仅有CAT活性增加。相同浓度胁迫下，更强烈地表现出应激反应。 (4)转录组差异基因分析表明敏感性更高的羊角月牙藻暴露于低浓度和高浓度磺胺甲恶唑时分别可产生1个(0个上调和1个下调)和1103个(696个上调和407个下调)差异表达基因。通过GO富集分析和KEGG富集分析，富集较多的通路有DNA复制和修复、色素合成、核糖体组装以及氨酰tRNA的生物合成，在转录组水平，DNA复制和修复过程、叶绿素、光合作用和核糖体生物发生被下调，表明磺胺甲恶唑可能引起羊角月牙藻的DNA损伤、抑制其光合作用及细胞内的翻译过程。
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