本研究系统探讨了天然小分子乙酰丙酮(AA)在缓解四环素(TC)对小球藻(Chlorella vulgaris)胁迫过程中的作用机制及其生态安全性。研究发现,AA不仅显著提升了小球藻对四环素的去除能力,在培养基和水产废水中均实现了超过99%的高效去除,还明显逆转了TC对藻细胞生长的抑制作用,使其细胞密度恢复至接近正常水平。
在机制层面,研究揭示AA通过多种途径缓解TC引起的毒性效应:首先,AA增强了小球藻的光合作用效率,恢复了叶绿素等关键光合色素的含量;其次,AA显著提高了超氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化酶的活性,同时降低了细胞内活性氧(ROS)和脂质过氧化产物丙二醛(MDA)的积累,有效缓解了氧化应激损伤。

进一步的蛋白质组学与代谢组学分析表明,AA能够调控核糖体相关蛋白的表达,逆转TC导致的翻译过程异常激活以及能量代谢抑制状态。同时,AA还恢复了糖酵解、三羧酸循环(TCA)等核心代谢通路的平衡,从能量和物质合成层面支持藻细胞的正常生理功能。
在生态安全性方面,研究评估了AA与小球藻联合处理后的出水对小麦生长发育的影响,结果显示其未产生显著毒性效应。此外,该联合处理还能有效抑制多种抗生素抗性基因(ARGs)的扩散,显示出良好的环境相容性与抗性防控潜力。
综上所述,乙酰丙酮作为一种天然、高效的小分子增效剂,能够通过增强光合功能、缓解氧化损伤、调控蛋白质合成与能量代谢等多重机制,显著提升小球藻对抗生素胁迫的耐受能力与降解性能。该研究为开发绿色、高效的水体抗生素污染修复技术提供了新的理论依据与实践路径。