【摘要】：隨著海洋和淡水環(huán)境中的微塑料日益增多,微塑料現(xiàn)已成為威脅水域生物圈的重要污染物,并引起越來越多研究者的關(guān)注。本文從微塑料對水生生物影響的角度,以中華絨螯蟹(Eriocheir sinensis)為實驗對象,探討了微塑料在被生物攝取后在生物體內(nèi)主要器官中的分布和富集,及其對中華絨螯蟹生長的影響,分析了中華絨螯蟹的各組織富集微塑料后對氧化應(yīng)激,體液免疫因子以及腸道微生物的影響等,較為全面地研究了微塑料對中華絨螯蟹的毒性效應(yīng),結(jié)果可為深入研究新型污染物微塑料對水生生物毒性效應(yīng)提供基礎(chǔ)生物學(xué)資料。主要實驗結(jié)果如下:1.微塑料在中華絨螯蟹組織中的富集及其對生長和鰓組織中ATP酶活力的影響本文以濃度為40mg/L,粒徑為5μm的熒光聚苯乙烯微粒為實驗材料,選取活潑健康的中華絨鰲蟹雌蟹為實驗對象,進行7d富集實驗。結(jié)果顯示微塑料在中華絨螯蟹的肝胰腺、鰓和腸組織均有富集且富集量具有一定的時間效應(yīng)。21天微塑料亞毒性實驗發(fā)現(xiàn),隨著微塑料濃度(0mg/L、0.04mg/L、0.4mg/L、4mg/L和40mg/L)的升高,中華絨螯蟹的增重率、特定增長率及肝體指數(shù)均表現(xiàn)下降的趨勢。此外,鰓組織中ATP酶活力在微塑料暴露7d和14d時呈上升趨勢,而在21天時,高濃度微塑料暴露組顯著抑制了鰓組織中ATP酶活力。以上結(jié)果表明微塑料可以在中華絨螯蟹的鰓、肝胰腺和腸組織中富集,且其在鰓組織中富集后,會影響鰓組織中的離子轉(zhuǎn)運,長時間的高濃度微塑料暴露會顯著抑制鰓中各ATP酶的活力。2.微塑料對中華絨螯蟹肝胰腺組織氧化應(yīng)激的影響為研究微塑料對中華絨螯蟹肝胰腺組織造成的影響,本文檢測了肝胰腺組織中一系列標志性酶的活力及其基因表達情況。其中包括反映肝胰腺組織損傷情況的谷丙轉(zhuǎn)氨酶(GPT)和谷草轉(zhuǎn)氨酶(GOT)的活性,神經(jīng)毒性反應(yīng)方面的乙酰膽堿酯酶(ACh E)活性以及氧化應(yīng)激相關(guān)的超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)、谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶(GST)的活力和還原性谷胱甘肽(GSH)、過氧化物質(zhì)丙二醛和過氧化脂質(zhì)的含量。此外,本文還從分子角度進一步檢測了SOD、CAT、GPx、GST基因和與氧化應(yīng)激緊密相關(guān)的MAPK通路上幾種重要基因的m RNA相對表達量。結(jié)果表明,SOD、GOT、GSH與GPx活性均呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢,ACh E、CAT、GPT酶活性較對照組顯著降低;肝胰腺中抗氧化SOD、CAT、GPx和GST基因表達均呈現(xiàn)出先升高后下降的趨勢;MAPK信號通路中的p38基因表達量升高,ERK、AKT、MEK基因的表達量均顯著下降。以上結(jié)果表明微塑料會對中華絨螯蟹的生長造成負面影響,并會在肝胰腺中引發(fā)氧化應(yīng)激反應(yīng),顯著抑制了肝胰腺中的抗氧化酶力,并通過抑制抗氧化基因和MAKP信號通路上的基因的表達進而對細胞的生長和活力造成負面效應(yīng)。3.微塑料對中華絨螯蟹非特異免疫及腸道微生物的影響為研究微塑料對中華絨螯蟹非特異性免疫反應(yīng)的影響,本文檢測了肝胰腺和血淋巴組織中酸性磷酸酶(ACP)、堿性磷酸酶(AKP)、酚氧化酶(PO)和溶菌酶(LSZ)四種酶的活性和血淋巴中血藍蛋白(Hc)的含量。結(jié)果顯示,血淋巴中血藍蛋白含量、AKP、PO和肝胰腺中的AKP和LSZ酶活力,在7d和14d都會隨著微塑料濃度升高呈先升后降趨勢,而肝胰腺中的ACP、PO活力均呈上升趨勢,在21d時較7d和14d均有下降趨勢。為深入研究微塑料對中華絨鰲蟹非特異免疫的影響,本文從分子水平測定了肝胰腺和血細胞中Hc、ACP、AKP、LSZ、PO和caspase幾種基因的m RNA相對表達含量的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn),Hc、ACP、AKP、LSZ基因表達量變化趨勢與相應(yīng)酶活性變化相符。此外,血細胞中的caspase和My D88基因表達量高于對照組,而兩基因在肝胰腺中的表達量較對照組均呈先升后降趨勢。此外,對腸道微生物的研究結(jié)果顯示高濃度微塑料可能會降低中華絨螯蟹腸道內(nèi)微生物的豐度和均勻度,糖精菌、厚壁菌、放線菌、柔膜菌、擬桿菌和變形桿菌構(gòu)成了中華絨螯蟹腸道微生物的主要結(jié)構(gòu)。在40mg/L微塑料暴露下,厚壁菌和擬桿菌在中華絨螯蟹腸道菌群中的比例有所升高,而梭桿菌和變形桿菌的豐度呈下降趨勢。綜上結(jié)果表明微塑料對中華絨鰲蟹肝胰腺和血淋巴中的免疫相關(guān)酶和基因造成了顯著負面影響,其在門、綱、屬幾個分類水平上對中華絨螯蟹腸道菌群的多樣性和組成均造成了影響。
【圖文】：

實驗室有關(guān)微塑料的吸收實驗大多集中在浮游動物和貽貝等無脊椎動物，室外研究也有發(fā)現(xiàn)一些魚類和海鳥等脊椎動物可吸收微塑料。微塑料在食物鏈中的傳遞如圖1.1所示。圖1.1 微塑料在食物鏈中的傳遞(Wright et al., 2013a)Figure 1.1 The translation of microplastics in the food chain（Wright,. et al 2013）由于塑料大多為白色透明，其與北太平洋中央環(huán)流部分的浮游類生物甚為相似，燈籠魚（Myctophidae）易把小的塑料碎片當作是其食物資源，，也會通過攝食已經(jīng)攝入微塑料的浮游類進而間接食入微塑料。燈籠魚可以被金槍魚（Tuna）、

實驗用微塑料溶液均通過向紫外消毒過的曝氣水中加入購買的微塑料溶液進行配制。圖 2.1 微塑料在淡水中的分散情況（動態(tài)光散射）Figure 2.1 Dynamic light scattering (DLS) of microplastics dispersed in freshwater010203040500.1 1 10 100 1000 10000IntenistyPe(cernt)Size (d.nm)Size Distribution by IntensityRecord 38: 1 Record 39: 2 Record 40: 3
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X171.5

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本文編號：2615559