本研究系統(tǒng)探討了天然小分子乙酰丙酮(AA)在緩解四環(huán)素(TC)對小球藻(Chlorella vulgaris)脅迫過程中的作用機制及其生態(tài)安全性。研究發(fā)現(xiàn),AA不僅顯著提升了小球藻對四環(huán)素的去除能力,在培養(yǎng)基和水產廢水中均實現(xiàn)了超過99%的高效去除,還明顯逆轉了TC對藻細胞生長的抑制作用,使其細胞密度恢復至接近正常水平。
在機制層面,研究揭示AA通過多種途徑緩解TC引起的毒性效應:首先,AA增強了小球藻的光合作用效率,恢復了葉綠素等關鍵光合色素的含量;其次,AA顯著提高了超氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化酶的活性,同時降低了細胞內活性氧(ROS)和脂質過氧化產物丙二醛(MDA)的積累,有效緩解了氧化應激損傷。
素對小球藻脅迫的作用:解毒機制與適應性響應-1024x403.jpg)
進一步的蛋白質組學與代謝組學分析表明,AA能夠調控核糖體相關蛋白的表達,逆轉TC導致的翻譯過程異常激活以及能量代謝抑制狀態(tài)。同時,AA還恢復了糖酵解、三羧酸循環(huán)(TCA)等核心代謝通路的平衡,從能量和物質合成層面支持藻細胞的正常生理功能。
在生態(tài)安全性方面,研究評估了AA與小球藻聯(lián)合處理后的出水對小麥生長發(fā)育的影響,結果顯示其未產生顯著毒性效應。此外,該聯(lián)合處理還能有效抑制多種抗生素抗性基因(ARGs)的擴散,顯示出良好的環(huán)境相容性與抗性防控潛力。
綜上所述,乙酰丙酮作為一種天然、高效的小分子增效劑,能夠通過增強光合功能、緩解氧化損傷、調控蛋白質合成與能量代謝等多重機制,顯著提升小球藻對抗生素脅迫的耐受能力與降解性能。該研究為開發(fā)綠色、高效的水體抗生素污染修復技術提供了新的理論依據與實踐路徑。