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Toxic effects of environment-friendly antifoulant nonivamide on Phaeodactylum tricornutum.

Published date 2013 Mar 1

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Toxic effects of environment-friendly antifoulant nonivamide on Phaeodactylum tricornutum.

Phaeodactylum tricornutumの上の環境配慮型防汚剤ノニバミドの毒性。

Published date

2013-03-01

Author

Jun Zhou, Cuiyun Yang, Jianhua Wang, Pengcheng Sun, Ping Fan, Kai Tian, Sujing Liu, Chuanhai Xia

Affiliation

Yantai Institute of Coastal Zone Research, Chinese Academy of Sciences, Shandong, China.

Abstract

Nonivamide, a synthetic derivate of natural capsaicin, has an effective antifouling activity. However, the poor understanding of the toxicity mechanism limits the application of nonivamide in antifouling paints. The present study investigated the inhibitory effects and toxicity mechanism of nonivamide on Phaeodactylum tricornutum. Under a 1.5 × 10(5) cells/ml of initial algal density (IAD), the effective concentration causing 50% inhibition at 4- d (4 d-EC50) value of nonivamide was 5.1 mg/L. Reactive oxygen species (ROS) level was significantly increased in nonivamide-treated algae. Algal antioxidants, including catalases (CAT), peroxidases (POD), superoxide dismutases (SOD), and glutathione (GSH), were all stimulated by the ROS burst. The excessive ROS substances led to the loss of algal photosynthetic pigments and also damage to the integrity of the lipid membrane. Furthermore, ROS-related genes, including psbA, psbD, psaB, rbcL, nad1, and cob, were found to be suppressed in the chloroplasts and mitochondria of nonivamide-treated algae, and the concentration of cytoplasmic Ca(2+) , an important regulator of chloroplast and mitochondrion, was elevated. The present study demonstrates that nonivamide could cause peroxidative damages to P. tricornutum by inducing ROS overproduction, which may be initiated by the suppression of ROS-related genes in algal chloroplasts and mitochondria.

 

ノニバミド(天然カプサイシンの合成派生物)には、有効な汚れ止めの活性がある。
しかしながら、毒性メカニズムの乏しい知識は、汚れ止めの塗料でノニバミドの使用を制限する。
本研究は、Phaeodactylum tricornutumの上でノニバミドの抑制性作用と毒性メカニズムを調査した。
最初の藻類の陰影(IAD)の1.5×10(5)セル/ml未満で、ノニバミドの4d(4d-EC50)の価値で50%の抑制を生じている有効濃度は、5.1mg/Lであった。
活性酸素種(ROS)レベルは、ノニバミド治療をうけている藻で有意に上昇した。
藻類の抗酸化剤の全ては、カタラーゼ(CAT)、ペルオキシダーゼ(POD)、スーパーオキシドジスムターゼ(SOD)とグルタチオン(GSH)を含んで、破裂するROSによって刺激された。
過剰なROS物質は、藻類の光合成色素の喪失、更には脂質膜の健全性への損傷に至った。
さらにまた、ROS関連の遺伝子が、psbA、psbD、psaB、rbcL、nad1とコッブを含んで、ノニバミド治療をうけている藻の葉緑体とミトコンドリアで抑制されるとわかった、そして、細胞質Ca(2+)(葉緑体と糸粒体の重要な調節装置)の濃度は上昇した。
本研究はノニバミドがROS生産過剰を誘導することによってP. tricornutumに過酸化供与損害賠償を生じさせることがありえたことを証明する。
そして、それは藻類の葉緑体とミトコンドリアでROS関連の遺伝子の抑制によって惹起される可能性がある。


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