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来自中国的研究人员为探究 SMX 和 SIZ 对铜绿微囊藻（M. aeruginosa）的影响开展研究，发现高浓度二者抑制藻生长，SMX 毒性更强，为控制水体藻类提供支持。
近几十年来，抗生素被广泛用于治疗人类和动物疾病。在中国，抗生素的年使用总量达 15 万至 20 万吨，占全球使用量的一半。由于抗生素半衰期相对较短且使用广泛，其在水环境中的输入速率超过降解速率。滥用和管理不善使得抗生素在水环境中更为常见且分布广泛。作为水环境中常见的持久性污染物，抗生素对生态系统和生物体有着长期影响。抗生素的过度使用和排放对生态系统健康和生物多样性构成重大威胁，因此，抗生素污染已引起全球关注。
磺胺类药物（sulfonamides）是最早系统用于保护人类和动物免受传染病侵害的抗生素之一，是地表水中最常见的抗生素之一，通常表示为 RSO2NHR 。2018 年，在欧洲国家抗菌药物的销售报告中，磺胺类药物的销售量位居第三。磺胺类药物具有假持久性，在水中检测到的含量最高。有研究人员分别在白洋淀流域和污水处理厂检测到高浓度的磺胺类抗生素。然而，作为药用抗生素的磺胺类药物代谢率通常仅约 30%。具有高生物活性的磺胺类药物会在水生植物中积累，并对水生生态系统产生毒性作用。近期，已有研究探索了磺胺类药物对脊椎动物、水生植物和藻类等水生生物的影响。磺胺甲恶唑（SMX）和磺胺异恶唑（SIZ）是广泛使用的磺胺类抗生素，它们能有效抑制细菌和原生动物，抑制叶酸代谢途径中对氨基苯甲酸的生成。SMX 抗菌谱更广、抗菌效果更强，在中国的太湖和巢湖均检测到大量 SMX。SIZ 广泛用于促进家畜生长。据调查，磺胺异恶唑常存在于土壤、沉积物、地表水和地下水中，浓度高于 ng/L。不过，关于 SMX 和 SIZ 对非靶标藻类的水生生态毒性信息仍然有限。
藻类在淡水生态系统的能量和物质生长循环中起着关键作用。因此，藻类受到的影响可传递到食物链更高层级，直接影响水生生态系统的结构和功能。铜绿微囊藻（M. aeruginosa）对环境条件变化敏感，被视为水生生态系统环境质量评估的重要指标。已有研究报道了藻类细胞对磺胺类抗生素的敏感性以及抗生素对藻类细胞的抑制作用，同时指出了抗生素胁迫下藻类密度和光合色素的含量变化。有研究人员研究了三种磺胺类抗生素对盘基网柄菌密度和光合色素的影响，得出盘基网柄菌对这些抗生素不敏感的结论。高浓度的红霉素会抑制典型绿藻（羊角月牙藻）的光合系统。然而，抗生素对藻类细胞氧化系统和细胞结构的胁迫影响尚未得到充分研究。有研究发现，在高浓度 SMX 胁迫下，斜生栅藻的细胞壁和叶绿体受到严重破坏。红霉素（ERY）和磺胺甲恶唑（SMX）会破坏藻类细胞结构，扰乱其生理状态。
大多数关于抗生素对非靶标藻类影响的研究仅聚焦单一方向，难以从多个维度和层面全面评估抗生素对藻类造成的胁迫。在本研究中，以 SMX 和 SIZ 为研究对象，以铜绿微囊藻为主要研究物种。从细胞生长、光合活性、抗氧化系统和细胞结构等多个方面探究 SMX 和 SIZ 对铜绿微囊藻的胁迫影响。本研究的具体目标为：（i）阐明 SMX 和 SIZ 对藻类生长和光合活性的胁迫机制；（ii）确定经 SMX 和 SIZ 处理后铜绿微囊藻的细胞结构和总蛋白差异；（iii）研究 SMX 和 SIZ 对藻类细胞抗氧化酶能力的影响及其对藻类氧化系统的潜在作用机制。本研究结果阐明了 SMX 和 SIZ 对铜绿微囊藻的生态毒性效应，进一步为控制水环境中抗生素胁迫下的藻类生长提供理论和技术支持。
藻类培养：铜绿微囊藻购自中国科学院水生生物研究所，使用 BG-11 培养基进行培养。培养条件如下：温度 25±1°C，光照强度 92.4 μmol/m2?s，光暗周期为 12 h:12 h。将藻液初始浓度稀释至 1×106个 /mL，然后进行取样和分装。采用紫外分光光度法，以 680 nm（OD680）为实验波长测定铜绿微囊藻的细胞密度。
SMX 和 SIZ 对生长的影响：对蓝藻细胞密度的分析结果揭示了铜绿微囊藻生长模式的变化。暴露于浓度为 0.1 mg/L 至 1 mg/L SIZ 的铜绿微囊藻组生长明显受到抑制，细胞密度从 1.08×107个 /mL 降至 8.5×106个 /mL。随着 SMX 剂量从 0.01 mg/L 增加到 50 mg/L，细胞密度分别从 1.08×107个 /mL 降至 6.19×106个 /mL，从 1.10×107个 /mL 降至 7.07×106个 /mL 。
结论：本研究探索了磺胺甲恶唑（SMX）和磺胺异恶唑（SIZ）对铜绿微囊藻生长、光合作用、细胞结构和抗氧化反应的影响。结果表明，高浓度（毫克 / 升水平）的 SMX 和 SIZ 抑制铜绿微囊藻的生长。SMX 对铜绿微囊藻的毒性比 SIZ 更强。磺胺类药物浓度的增加严重破坏并最终摧毁细胞及其细胞器。藻类细胞总蛋白含量发生变化。
作者贡献声明：陈菊香：项目管理、方法学、调查、资金获取、形式分析、数据管理、概念构思。秦斌：监督、软件、资源、项目管理、方法学、调查。韩云浩：可视化、验证、监督、软件、资源、项目管理。杨尚业：写作 - 评审与编辑、写作 - 初稿、可视化、验证、监督、软件。
利益冲突声明：作者声明，他们不存在已知的可能影响本文所报告研究工作的财务利益冲突或个人关系。
致谢：本研究得到了中国国家自然科学基金（项目编号：52060023，51768067）、同济大学环境科学与工程学院储文海教授研究团队的支持。
