《NMT 通讯》第二期
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Aquat Toxicol 南京地湖所谢丽强：NMT 发现微囊藻毒素 LR 会破坏
苦草根叶 Ca
2+
和H
+
平衡 影响营养物质积累
一、基本信息
研究使用平台：
NMT
毒理研究创新平台
期刊：
Aquatic Toxicology
主题：
NMT
发现微囊藻毒素
LR
会破坏苦
草根叶
Ca
2+
和
H
+
平衡 影响营养物质积累
标题：
The disruption of calcium and hydrogen
ion homeostasis of submerged macrophyte
Vallisneria natans (Lour.) Hara caused by
microcystin-LR
影响因子：
5.2
作者：中科院南京地理与湖泊研究所谢丽强、
程晨
二、检测离子 / 分子指标
Ca
2+
、
H
+
三、样品信息
苦草叶片边缘，根部分生区和成熟区
四、中文摘要
本研究采用
非损伤微测技术（
NMT
）
检测了微囊藻毒素
LR
（
MC-LR
）对苦草钙
离子（
Ca
2+
）和氢离子（
H
+
）稳态的影响，
并研究了离子平衡与生理指标之间的关系。
结果显示：
1
）
MC-LR
在苦草组织中富集，
在根部的吸收量大于叶；
2
）
MC-LR
诱发
了叶片持续性、剂量依赖性的
Ca
2+
外排和
根部可恢复的
Ca
2+
外排。虽然叶和根的
H
+
-
ATPase
被
MC-LR
激活，但增强了根的
H
+
外排和叶的
H
+
吸收。通过影响
Ca
2+
和
H
+
的稳态，
MC-LR
直接或间接地影响了营养
NMT 文献速递
收稿日期：
2022-12-26
编辑作者
E-mail:yanhan@nmtia.org.cn
（责任编辑：李雪霏）
《NMT 通讯》第二期
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物质的积累：氮、镁、磷、钙、铁和锌的积
累在叶片中减少；钙、镁和锌在根部减少；
而钾在叶片和根部都表现出增加。显微结果
显示，
MC-LR
引起了叶片肿胀，蛋白质和
淀粉的积累减少。此外，
Ca
2+
的外排和过渡
金属积累的减少，导致叶片和根部的
ROS
水平下降。水生植物离子平衡的破坏可以由
低至
1 μg/L
的
MC-LR
引起，这表明由微囊
藻毒素引起的生态影响需要更多的关注。
五 . 离子 / 分子流实验处理方法
0
，
1
，
10
，
100
，
100μg/L
的
MC-LR
处理苦
草
8
天
图 1.
8
天内
100μg/L MC-LR
对苦草叶片和根部离子流的影响。正值代表外排，负值代表吸收。
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六 . 离子 / 分子流实验结果
如图
1
所 示，
100 μg/L MC-LR
引起了
苦草叶片持续性的
Ca
2+
外排和根部可逆性
的
Ca
2+
外排。
100 μg/L MC-LR
引起了叶片
H
+
内流和根部分生区
H
+
外排，对根成熟区
无明显影响。
MC-LR
引起了苦草叶片剂量依赖性的
Ca
2+
外排和根部的
Ca
2+
外排（
1
和
1000 μg/
L
），
MC-LR
引起了苦草叶片
H
+
内流和根
分生区、成熟区的
H
+
外排。根分生区
H
+
外
排程度强于成熟区（图
2
）。
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图
2
. 不同浓度
MC-LR
对苦草叶片和根部离子流的影响。正值代表外排，负值代表吸收。
七、其它实验结果
●
MC-LR
影响了营养物质的积累：氮、镁、
磷、钙、铁和锌的积累在叶片中减少；钙、
镁和锌在根部减少；而钾在叶片和根部都表
现出增加。
●
显微结果显示
MC-LR
引起了叶片肿胀，
蛋白质和淀粉的积累减少。
●
Ca
2+
的外排和过渡金属积累的减少，导致
叶片和根部的
ROS
水平下降。
八、结论
本研究利用
NMT
研究了
MC-LR
对苦
草
Ca
2+
和
H
+
稳态的影响，并探讨了离子流
速和营养物质积累之间的联系。
MC-LR
通
过破坏苦草根和叶
Ca
2+
和
H
+
的平衡，减少
了
N
、
P
、
Ca
、
Mg
、
Fe
和
Zn
的积累，但
增加了
K
的积累，进一步导致蛋白质和淀
粉的合成减少，并引起叶片肿胀。
ROS
随
MC-LR
浓度的降低是由于过渡金属积累和
Ca
2+
外排的减少导致的。本研究结果表明，
即使没有发生大规模的蓝藻水华，水生植物
的离子平衡仍会受到干扰。
九、测试液
0.1 mM KCl, 0.3 mM MES, 0.1mM CaCl
2
，
pH 6.0
关键字：微囊藻毒素
LR
；
H
+
；
Ca
2+
；苦草；
营养积累；植物类
文献信息：
Cheng C, Steinman AD, Xue
Q, Wan X, Xie L. The disruption of calcium
and hydrogen ion homeostasis of submerged
macrophyte Vallisneria natans (Lour.)
Hara caused by microcystin-LR. Aquat
Toxicol. 2023 Jan;254:106377. doi: 10.1016/
j.aquatox.2022.106377. Epub 2022 Dec 19.
PMID: 36563584.
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