Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAKs, polycyclic aromatic hydrocarbons) sind persistente organische Schadstoffe, die weit verbreitet in Luft, Wasser und Boden vorkommen und teratogen, karzinogen und mutagen wirken, wodurch sie eine erhebliche Bedrohung für die Sicherheit aquatischer Ökosysteme darstellen. Algen, als primäre Produzenten aquatischer Ökosysteme, besitzen ein photosynthetisches System, das eine empfindliche Zielstruktur für die toxische Wirkung von PAKs darstellt, jedoch sind die Schadensmechanismen und die transkriptionelle Regulationsmechanismen durch PAKs im Algenphotosystem bisher nicht klar. In dieser Studie wurde die Modell-Süßwasseralge Raphidocelis subcapitata (Raphidocelis subcapitata) als Forschungsobjekt verwendet, kombiniert mit Chlorophyll-Fluoreszenz-Imaging-Technologie und Transkriptomanalyse, um die Auswirkungen von PAKs auf das Photosystem der Algen und deren Regulationsmechanismen zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Hemmwirkung von Benzo[a]pyren auf die maximale photochemische Effizienz von Raphidocelis subcapitata insgesamt schwächer war als die von Phenanthren (PHE) und Pyren (PYR); die Elektronentransferrate bei den PHE- und PYR-Behandlungsgruppen sank auf 43% bzw. 49% der Kontrollgruppe, während die Auswirkung von PAKs auf den Nicht-photochemischen Auslöschungskoeffizienten der Algen gering war. Die Expression von fünf Schlüsselgenen des photosynthetischen Systems der Algen (cabII-1, LHCA4, LHCA5, PsbP und PsaN) zeigte eine zeitabhängige Abhängigkeit mit signifikanter Hochregulation an Tag 3 bis 5 der Exposition und einem Rückgang der Expression am Tag 7; mit zunehmender Expositionsdauer geriet der transkriptionelle Regulationsmechanismus des photosynthetischen Systems der Algen zunehmend aus dem Gleichgewicht, was letztlich zu einer anhaltenden Beeinträchtigung der photosynthetischen Funktion führte. Dieses Experiment hat die Schadensmechanismen und transkriptionellen Regulationsmerkmale des Algenphotosystems durch PAKs auf physiologischer und molekularer Ebene geklärt und liefert eine theoretische Grundlage für die ökologische Toxikologie und die Bewertung von aquatischen Umweltrisiken im Zusammenhang mit PAKs.

polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe;Raphidocelis subcapitata (Raphidocelis subcapitata);Transkriptom;Photosynthese