纳米银(AgNPs)是目前国内外生产和使用量最大的纳米材料之一,由于AgNPs具有多种优越的性能,被广泛应用于工业生产、医疗卫生和环境保护等领域。AgNPs可能在产品生产、使用和回收等环节中通过多种途径进入到水体环境中,对水生生态系统中的非靶标生物造成潜在威胁。关于AgNPs对一些微藻和微型水生动物的毒性已经有很多的报道,但是关于AgNPs对具有重要生态功能的丝状固氮蓝藻影响的研究鲜有报道。同时,关于AgNPs对微型藻类的毒性效应机理存在争议。因此,本论文选用念珠藻(Nostoc sp.)为实验材料,研究用柠檬酸钠还原法制备的AgNPs和银离子(Ag+)对念珠藻的急性和亚急性毒性效应,试图从藻形态结构、生理、生化改变等角度揭示AgNPs对丝状固氮蓝藻-念珠藻的致毒机理。主要研究结果如下:急性毒性实验(4d)中,在0~48h内,AgNPs和Ag+处理后,培养液中溶解态银浓度均逐渐下降并趋于平衡。AgNPs处理的小颗粒银浓度在0~6h内急剧下降,但在24h后趋于稳定。Ag+处理的小颗粒银浓度在0~12h内几乎没有变化,但到12h后显著升高到24h达到最高。显微观察发现高浓度的AgNPs和Ag+均可引起细胞收缩、质壁分离、胞内物质紊乱和细胞壁裂解等现象,AgNPs处理后疑似有银颗粒进入了细胞内部。所有浓度AgNPs和Ag+处理4d后的念珠藻干重、Chla含量、藻体TC含量、藻体碳/氮比和固氮酶活性均显著低于CK,而藻体总氮含量(TN)均显著高于对照。AgNPs处理后,培养液中碳/氮比均显著高于CK,而0.04 mg·L-1 Ag+处理组碳氮比(C/N)低于CK,但0.06 mg·L-1 Ag+处理则与CK比无显著差异。Ag+处理4d后,藻叶绿素荧光参数值Fm、Fv/Fm、Ψ0、ΦE0和PIABS均显著低于CK,而ΦD0、ABS/RC、TR0/RC和DI0/RC均显著高于CK,特别是ABS/RC和DI0/RC增加了97%和126%。但0.6mg·L-1AgNPs处理仅F0、Fm和ΦD0显著降低,而Fv/Fm、Ψ0、ΦE0和PIABS显著升高。同时,0.4 mg·L-1AgNPs处理所有参数均与CK无显著差异。说明短期作用后,Ag+和AgNPs均对藻产生胁迫作用,但AgNPs对藻光合系统II的影响比Ag+小。亚急性毒性实验(9d)中,仅高浓度AgNPs和Ag+处理使念珠藻干重和Chla含量显著低于CK。Ag+处理均使藻体C/N显著降低,但AgNPs处理无影响。0.6mg·L-1AgNPs处理使培养液中C/N、藻体可溶性蛋白和藻胆蛋白含量显著高于CK,其余处理组无显著变化。Ag+显著降低念珠藻固氮酶活性,AgNPs则对固氮酶活性无显著影响。处理9d后藻细胞蛋白二维电泳记录到超过200个差异蛋白点,选择与CK表达差异超过2.5倍以上的132个点进行了蛋白定性,只匹配到51蛋白质,扣除12个重复的蛋白,总共定性差异蛋白39个。当0.06 mg·L-1 Ag+处理后,藻细胞中26个蛋白显著上调,但6种蛋白的表达下调,而0.6 mg·L-1 AgNPs处理时,22个蛋白显著上调,3个显著下调。对两种形态银处理,上调蛋白中有相同蛋白10个,下调蛋白中有1个相同,但唯有一种在光合作用的卡尔文循环中起关键作用蛋白-转酮醇酶在AgNPs处理时显著上调,Ag+处理时显著下调。同时,Ag+处理抑制固氮酶表达,但AgNPs处理没有变化,这与前述乙炔还原法测定到固氮酶活性结果一致。AgNPs处理时别藻蓝蛋白上调,但Ag+处理未发现变化,这与光度法测得结果一致。另外,Ag+使微藻抗氧化的重要酶类-超氧化物歧化酶上调,但是AgNPs处理没有这种变化。Ag+处理9d后,藻叶绿素荧光参数值F0、Fm、Fv/Fm、Ψ0、ΦE0、PIABS和ET0/RC均显著高于对照,但ΦD0、VJ、ABS/RC、TR0/RC和DI0/RC值均显著低于CK,特别是ABS/RC和DI0/RC两个参数值分别降低超过70%。但对于AgNPs,仅0.4 mg·L-1和0.6 mg·L-1处理F0值和0.6 mg·L-1处理Fm值显著高于CK以外,其他参数均与CK无显著差异。这与急性实验的参数值变化趋势几乎完全相反。上述结果说明AgNPs和Ag+对念珠藻细胞光合作用、固氮作用、蛋白合成的影响存在明显差异。另外,实验结果表明随AgNPs和Ag+浓度的增加,藻体银含量增加,0.6 mg·L-1 AgNPs处理时藻到富集量最大,且同种处理方式下藻体银含量在第9d的含量均低于第4d。结合上述生长和生理生化数据,说明念珠藻在短期受到高浓度AgNPs和Ag+的毒害比较严重,但从处理9d后的生理生化指标变化的结果来看,念珠藻对Ag+和AgNPs均产生了相当程度的适应,但对两种形态银的适应策略存在明显差异。