發(fā)布時間：2020-06-10 14:18

【摘要】：鎘(Cd)是一種有毒的非必需重金屬元素,可對動物組織器官造成不良影響。Cd等重金屬在水生環(huán)境的污染已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)重要的環(huán)境問題。背角無齒蚌(Anodonta woodiana)作為“淡水貝類觀察”的指示生物,經(jīng)常被用于監(jiān)測淡水環(huán)境的污染狀況。鰓和消化腺通常是研究Cd對軟體動物雙殼類不良影響的靶器官,雙殼類動物的腎對Cd也有很強的富集能力。本學(xué)位論文旨在篩選適合于淡水環(huán)境中Cd污染監(jiān)測與評價的背角無齒蚌組織及相應(yīng)的生物標志物。本學(xué)位論文研究了Cd在背角無齒蚌腎、鰓和消化腺等八種主要組織器官的積累與排除,分析了亞慢性鎘對腎、鰓和消化腺造成的氧化應(yīng)激與組織病理學(xué)變化,并探究了亞慢性鎘對短期鎘暴露靶器官鰓和長期鎘暴露靶器官腎Nrf2等七種抗氧化相關(guān)基因mRNA表達的影響。首先,將背角無齒蚌暴露于Cd(0.168和0.675 mg·L~(-1))28 d后,檢測八種組織器官腎、鰓、消化腺、外套膜、內(nèi)臟團、足、閉殼肌和血淋巴的Cd累積量。結(jié)果顯示,Cd的累積量在檢測的組織器官中均顯著地增高(p0.05),且腎的Cd累積量最高。消化腺和鰓的Cd累積量分別處于第二位和第三位。除了血淋巴Cd積累量在d14達到最高值外,其余組織中Cd的累積量都隨著暴露時間和濃度的增加而增加。各組織的生物富集系數(shù)(BCF)也隨著暴露時間的增加而增加,但與暴露濃度呈負相關(guān)。隨后,再將背角無齒蚌置于清水中,進行28 d的Cd排除實驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn),內(nèi)臟團的Cd排除率最高,腎、消化腺和鰓的Cd排除率幾乎達到了40%。但是,這三種組織器官中的Cd含量仍高于其他組織。在此基礎(chǔ)上,檢測并分析了背角無齒蚌經(jīng)Cd(0.168和0.675 mg·L~(-1))暴露28 d,鰓、消化腺和腎的超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶(GST)、谷胱甘肽(GSH)、總抗氧化能力(TAC)和丙二醛(MDA)七種指標和組織細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果顯示,經(jīng)Cd暴露后,鰓組織器官中GST和MDA,消化腺GPx、GSH、TAC和MDA,以及腎中TAC和MDA均被顯著誘導(dǎo)(p0.05);鰓SOD和CAT,腎SOD、CAT、GPx和GST均被顯著抑制(p0.05)。同時,在這三種組織器官中,觀察到細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的組織病理學(xué)損傷,并且與MDA的結(jié)果一致。隨著Cd暴露時間的延長,鰓和消化腺中的組織損傷不斷加重。但腎在Cd暴露d 7比d 28受到的損傷更嚴重。最后,檢測了背角無齒蚌經(jīng)Cd(0.168 mg·L~(-1)和0.675 mg·L~(-1))暴露28 d,鰓、消化腺和腎中抗氧化相關(guān)基因mt、nrf2、keap1、cu/znsod、cat、gst和trx mRNA的表達情況。結(jié)果顯示,鰓中這七種基因的表達量過低,絕大部分個體經(jīng)qPCR無法檢測到Ct值,隨后對部分表達量較高的個體進行半定量PCR也發(fā)現(xiàn)各目的基因擴增片段的條帶也大多較暗。Cd暴露后,腎gst mRNA表達量均顯著下調(diào)(p0.05)。0.168 mg·L~(-1) Cd暴露后,腎mt mRNA表達量在d 7上調(diào),在d 28下調(diào);腎nrf2 mRNA表達量上調(diào),且伴隨著keap1 mRNA表達量下調(diào)以及cu/znsod、cat和trx mRNA表達量上調(diào)(p0.05)。0.675 mg·L~(-1) Cd暴露后,腎mt mRNA表達量上調(diào);腎nrf2mRNA表達量無明顯變化,keap1以及cu/znsod、cat、trx mRNA表達量均表現(xiàn)為下調(diào)(p0.05)。綜上所述,得出如下結(jié)論:1.背角無齒蚌的腎、鰓和消化腺是亞慢性Cd積累的靶組織器官。鰓的Cd積累量可以反映短期的Cd污染,腎和消化腺中的Cd積累可以指示長期的Cd暴露。2.內(nèi)臟團、腎、鰓和外套膜是背角無齒蚌排除Cd的重要組織器官。3.背角無齒蚌鰓IBR/n指數(shù)(整合SOD、CAT、GPx、GST活性和GSH含量),可以監(jiān)測短期高劑量的Cd暴露;腎IBR/n指數(shù)可以監(jiān)測長期低劑量的Cd暴露。背角無齒蚌鰓GST活性和MDA含量、消化腺GPx活性以及腎SOD活性適合用作指示水體Cd污染的生物化學(xué)生物標志物。4.背角無齒蚌腎gst mRNA表達量適合用作監(jiān)測水體Cd污染的分子生物標志物。
【圖文】：

最終進入消化腺和腎的溶酶系統(tǒng)儲存或排泄[2,121-123]（圖1.1）。圖 1.1 雙殼類軟體動物體內(nèi)鎘的轉(zhuǎn)運和分布Cd2+吸收和蓄積， Cd2+在各組織間的轉(zhuǎn)運， Cd2排除Fig. 1.1 Transport and distribution of cadmium in bivalve molluscsCd2+absorbtion and accumulation, Cd2+transport among tissues, Cd2+elimination

亞慢性鎘脅迫背角無齒蚌的氧化應(yīng)激與機制研究質(zhì)過氧化[149]。此外，Cd 還可通過共價結(jié)合[150]、抑制錯配修復(fù)系統(tǒng)[151]等方式導(dǎo)致 DNA 損傷。Cd 可破壞生物體正常的細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，Cd 誘導(dǎo)產(chǎn)生的 ROS 和其它由 Cd 誘導(dǎo)或抑制的多種信號分子會共同影響細胞功能、基因的轉(zhuǎn)錄和調(diào)控，最終激活細胞保護機制進行修復(fù)或?qū)е录毎蛲�、壞死和癌變[152]。在正常條件下，生物體內(nèi) ROS 的生成和清除是動態(tài)平衡的[6, 53]。當(dāng) Cd 等外界環(huán)境脅迫因子作用時，體內(nèi)過量的ROS積累破壞了這種平衡狀態(tài)[53]，產(chǎn)生氧化應(yīng)激，，并導(dǎo)致受 ROS 介導(dǎo)（直接或間接）的核酸、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)損傷[153-154]。在氧化應(yīng)激條件下，生物體的抗氧化系統(tǒng)（包括抗氧化酶和非酶抗氧化物）被激活，這些抗氧化酶以及非酶抗氧化物在復(fù)雜的抗氧化防御網(wǎng)絡(luò)中相互作用[155]，用于清除多余的 ROS和 Cd 等外界環(huán)境脅迫因子[54]，以保護生物體免受氧化損傷[53]（圖 1.2）。
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X503.225

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉洪波;楊健;甘居利;;太湖重點水域背角無齒蚌中汞的殘留[J];上海環(huán)境科學(xué);2009年03期

2 楊惠珍;劉娜;衛(wèi)曉溪;王蘭;;鎘對背角無齒蚌鰓和肝臟氧化損傷的影響[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報;2017年04期

3 馬慶福;凌靜雯;崔元啟;;背角無齒蚌染色體組型分析[J];山東師大學(xué)報(自然科學(xué)版);1987年02期

4 胡時照,姚鴻年,于漣;背角無齒蚌蚌殼中發(fā)現(xiàn)方解石和霰石之間的固態(tài)胞狀相界面[J];科學(xué)通報;1988年14期

5 喻曉;張修峰;劉正文;;背角無齒蚌(Anodonta woodiana)對淺水系統(tǒng)底棲和浮游藻類競爭關(guān)系的影響[J];生態(tài)科學(xué);2012年03期

6 徐良;馬學(xué)艷;聞海波;鄒軍;金武;華丹;徐跑;顧若波;;背角無齒蚌在4種魚上的寄生效果及早期稚貝的生長[J];浙江海洋學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2016年06期

7 張銘華;謝廣龍;徐亮;劉月英;吳小平;;中國蚌科一新記錄屬種——扁平擬無齒蚌(Pilsbryoconcha compressa von Martens,1860)[J];生命科學(xué)研究;2013年06期

8 趙大東;中國無齒蚌亞科新紀錄[J];動物分類學(xué)報;1994年03期

9 陳修報;劉洪波;蘇彥平;戈賢平;楊健;;背角無齒蚌對養(yǎng)魚水體的凈化效果[J];環(huán)境工程學(xué)報;2015年04期

10 郝忱;丁淑燕;嚴維輝;殷悅;張軍;;背角無齒蚌精子超低溫冷凍保存技術(shù)初探[J];水產(chǎn)養(yǎng)殖;2014年05期

相關(guān)會議論文 前9條

1 孫磊;楊健;;野外移殖背角無齒蚌重金屬的動態(tài)積累[A];2012年中國水產(chǎn)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2012年

2 陳修報;劉洪波;蘇彥平;戈賢平;楊健;;背角無齒蚌對養(yǎng)魚水體的凈化試驗研究[A];中國水產(chǎn)學(xué)會漁業(yè)資源與環(huán)境分會2013年學(xué)術(shù)交流會會議論文（摘要）集[C];2013年

3 溫曉蔓;孫陸宇;禹娜;陳立僑;;溫度和鹽度對背角無齒蚌(Anodonta woodiana)代謝的影響[A];首屆中國湖泊論壇論文集[C];2011年

4 蘇翔;汪桂玲;李家樂;;背角無齒蚌微衛(wèi)星位點篩選和特征鑒定[A];中國動物學(xué)會、中國海洋湖沼學(xué)會貝類學(xué)會分會第十四次學(xué)會研討會論文摘要匯編[C];2009年

5 陳美伶;汪桂玲;李家樂;;背角無齒蚌COⅡ基因在性別鑒定方面的應(yīng)用及在雌雄蚌中的表達差異分析[A];2014年中國水產(chǎn)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2014年

6 趙發(fā)海;歐陽珊;吳小平;;淡水蚌繁殖特征和繁殖力[A];中國海洋湖沼學(xué)會中國動物學(xué)會貝類學(xué)分會第十二次學(xué)術(shù)討論會摘要[C];2005年

7 趙穎;陳修報;楊健;;利用ND1、ITS1序列探討背角無齒蚌分類學(xué)問題[A];中國動物學(xué)會、中國海洋湖沼學(xué)會貝類學(xué)會分會第十四次學(xué)會研討會論文摘要匯編[C];2009年

8 李章來;黃惟灝;劉月英;張文珍;王躍先;;苕溪流域的淡水貝類[A];中國動物學(xué)會、中國海洋湖沼學(xué)會貝類學(xué)分會第四次代表大會暨第五次學(xué)術(shù)討論會論文集[C];1991年

9 黃寶玉;周曉丹;張忷光;陳元曉;;云南滇池?zé)o齒蚌的分布與環(huán)境[A];中國動物學(xué)會、中國海洋湖沼學(xué)會貝類學(xué)分會第五次代表大會暨第七次學(xué)術(shù)討論會論文集[C];1995年

相關(guān)重要報紙文章 前2條

1 ;無齒蚌[N];中國漁業(yè)報;2015年

2 記者 趙暉;太湖水確實變清了[N];無錫日報;2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 井維鑫;亞慢性鎘脅迫背角無齒蚌的氧化應(yīng)激與機制研究[D];山西大學(xué);2019年

2 陳修報;淡水環(huán)境重金屬監(jiān)測用“標準背角無齒蚌”群體的建立及移殖應(yīng)用研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

3 歐陽解秀;中國蚌科動物的分子系統(tǒng)進化及遺傳多樣性研究[D];南昌大學(xué);2011年

4 謝彥海;褶紋冠蚌熱休克蛋白基因克隆與表達及2種淡水蚌的血細胞分析[D];南昌大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 林子根;亞慢性銅暴露對背角無齒蚌主要組織器官的毒性研究[D];山西大學(xué);2019年

2 任玉娟;鎘誘導(dǎo)的背角無齒蚌免疫毒性效應(yīng)的研究[D];山西大學(xué);2018年

3 宋雪琳;基于DNA條形碼的無齒蚌屬物種有效性分析及其系統(tǒng)發(fā)育研究[D];南昌大學(xué);2017年

4 饒玉才;外界刺激與環(huán)境脅迫對背角無齒蚌免疫因子的影響[D];南昌大學(xué);2008年

5 張果蘋;背角無齒蚌兩個抗菌肽基因的克隆及表達分析[D];上海海洋大學(xué);2014年

6 孫磊;“標準化”背角無齒蚌在重金屬毒性實驗及移殖監(jiān)測上的應(yīng)用潛力研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

7 馬明碩;不同生境中背角無齒蚌體內(nèi)礦質(zhì)元素和氨基酸含量的變化研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

8 邢慧芳;鎘對背角無齒蚌（Anodonta woodiana woodiana）主要組織器官的毒性研究[D];山西大學(xué);2013年

9 焦玉壇;背角無齒蚌寄生蚌螨種群生物學(xué)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究[D];南昌大學(xué);2008年

10 邊學(xué)森;太湖不同水域背角無齒蚌中有機氯農(nóng)藥和多氯聯(lián)苯的積累和分布研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2007年

本文編號：2706409