利用蕨藻（Caulerpa taxifolia）修复铅（Pb2+）慢性暴露对遮目鱼（Chanos chanos）的毒效动力学影响及其多层级生物学响应机制研究

为解决水产养殖中铅污染导致的鱼类生理功能紊乱和生存率下降问题，研究人员开展利用蕨藻（Caulerpa taxifolia）进行铅污染水体植物修复的研究。结果表明，蕨藻通过生物吸附降低水体Pb2+浓度，提升鱼类红细胞数量、血红蛋白水平，减轻氧化应激和组织损伤，将生存率从60%提高至90%。该研究为可持续水产养殖污染控制提供了有效的生物修复策略。

　　

随着工业废水、矿山排放和城市径流等人为活动不断增加，水体中的铅（Pb²⁺）污染已成为全球性环境问题。铅是一种具有持久性、生物累积性和高毒性的重金属，对水生生态系统构成长期威胁。鱼类作为水体污染的敏感指示生物，其生理功能、抗氧化防御系统和组织完整性易受铅暴露的损害。遮目鱼（Chanos chanos）因其生态和经济价值，成为研究重金属毒理效应的理想模型。然而，传统的物理化学修复方法成本高且易造成二次污染，因此开发可持续、环境友好的生物修复策略显得尤为重要。

在此背景下，研究人员探索了利用大型海藻进行植物修复的潜力。蕨藻（Caulerpa taxifolia）作为一种绿色海洋大型藻类，不仅具有较高的生物吸附能力，还富含酚类、黄酮类和类胡萝卜素等生物活性化合物，这些成分具有抗氧化和金属螯合特性。然而，以往的研究多集中于藻类对营养盐的去除，关于其在重金属污染环境中对鱼类多层级生物学响应的研究尚不充分。为此，本研究通过整合蕨藻与遮目鱼养殖系统，全面评估了蕨藻在缓解铅毒性中的作用，相关成果发表在《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》。

本研究采用完全随机设计，将遮目鱼暴露于5.33 mg/L Pb²⁺浓度下14天，并设置不同蕨藻生物量（25、50、75和100 g）的处理组。通过原子吸收光谱法（AAS）测定水体和生物样本中的铅含量；利用光学显微镜观察藻类细胞结构和鱼类红细胞形态；采用生化试剂盒检测超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽硫转移酶（GST）活性和丙二醛（MDA）水平；通过组织切片和H&E染色分析肝脏病理变化；测定呼吸参数（鳃盖运动速率和耗氧率）和血液学指标。所有数据使用SPSS进行方差分析和邓肯多重比较。

研究结果显示，蕨藻表现出显著的铅生物吸附能力。在100 g生物量处理下，藻体内铅积累量达到1.23 mg/g，水体中铅浓度从0.90 mg/L（第7天）降至0.38 mg/L（第14天）。鱼类鳃和肝脏中的铅积累也呈剂量依赖性下降，其中100 g处理组的铅含量最低（鳃：0.295 mg/kg；肝：0.200 mg/kg）。这表明蕨藻有效降低了铅的生物可利用性。

显微观察显示，铅暴露导致蕨藻叶绿体结构破坏和细胞肿胀，但随着藻生物量增加，损伤程度减轻。光合色素含量和光合效率（Fv/Fm）的测定进一步证实，铅胁迫抑制了藻类的光合功能，而蕨藻通过上调酚类（从0.410升至1.280 mg/g）、黄酮类（从0.195升至0.485 mg/g）和类胡萝卜素（从0.5升至0.8125 mg/g）等生物活性物质的合成，增强了其抗氧化和金属耐受能力。

肝脏组织病理学分析表明，铅暴露导致遮目鱼肝组织出现严重的坏死、水肿变性和脂肪变性。随着蕨藻生物量的增加，这些病变显著减轻。在100 g处理组中，仅观察到轻度病变，表明蕨藻通过其抗氧化成分保护了肝细胞的完整性。

呼吸参数测量发现，铅暴露组鱼的鳃盖运动速率和耗氧率显著升高，反映其处于代谢应激状态。而蕨藻处理组（特别是75-100 g）的呼吸参数趋于稳定，说明藻类缓解了铅引起的呼吸负担。

氧化应激 biomarker 分析显示，铅暴露组鱼的SOD、CAT、GST活性和MDA水平均显著上升，表明氧化损伤和解毒压力加大。蕨藻处理组这些指标均剂量依赖性地降低，其中100 g处理组的MDA水平降至1.92 μmol/L，接近对照组，证实蕨藻通过抗氧化机制减轻了氧化应激。

红细胞形态分析揭示了铅暴露导致多种畸形（如双核细胞、溶血细胞和空泡化细胞），畸形率高达28.30%。蕨藻处理显著降低了畸形率和严重程度，100 g处理组的畸形率仅为7.08%，接近健康对照组。

血液学参数测定发现，铅暴露导致红细胞计数（RBC）、血红蛋白（Hb）和血细胞比容（PCV）下降，白细胞计数（WBC）升高，表明贫血和炎症反应。蕨藻处理逆转了这些变化，100 g处理组的RBC恢复至2.18×10⁶ cells/mm³，Hb升至9.10 g/dL，WBC降至1.94×10⁴ cells/mm³，证实其造血功能和免疫平衡的改善。

最终，生存率从铅暴露组的60%提升至蕨藻处理组（75-100 g）的90%，充分体现了蕨藻在提高鱼类抗逆性和存活率方面的积极作用。

本研究通过多维度评估，证实蕨藻（Caulerpa taxifolia）是一种高效的植物修复剂，能够通过生物吸附降低水体铅浓度，并通过其抗氧化活性减轻铅对遮目鱼的毒害效应。该研究不仅为重金属污染水体的生物修复提供了新思路，也为发展可持续水产养殖实践提供了理论依据和技术支持。未来研究可进一步探索蕨藻在其他重金属复合污染中的应用潜力，以及其活性成分在鱼类饲料添加剂中的开发价值。