【摘要】：擬環(huán)紋豹蛛Pardosa pseudoannulata隸屬于蛛形綱(Arachnida)蜘蛛目(Araneae)狼蛛科(Lycosidae),廣泛分布于我國農(nóng)田,是一種重要的害蟲天敵和潛在的重金屬污染指示生物。鎘是環(huán)境中廣泛存在的一種有毒重金屬,對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康造成了嚴(yán)重威脅。本研究以擬環(huán)紋豹蛛為材料,探討了鎘對擬環(huán)紋豹蛛的生態(tài)毒理效應(yīng)及其影響機(jī)制,為保護(hù)和利用蜘蛛控制害蟲及利用蜘蛛作為重金屬污染指示生物提供理論基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下:1、鎘在擬環(huán)紋豹蛛體內(nèi)的富集規(guī)律研究。用0.2 mM和2 mM CdCl_2溶液做飲水飼養(yǎng)擬環(huán)紋豹蛛成蛛,用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定了處理前和處理7d、14d、21d、28d后蜘蛛體內(nèi)的鎘含量。用0.2 mM CdCl_2處理時,雌雄蛛體內(nèi)的鎘含量均隨處理時間的延長顯著增加(p0.05);2 mM CdCl_2處理時,雄蛛體內(nèi)的鎘含量在前2周、雌蛛體內(nèi)的鎘含量在前3周急劇增加,隨后處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。在整個處理過程中,0.2 mM CdCl_2溶液處理7d和28d,2 mM CdCl_2溶液處理14d、21d和28d時,雄蛛體內(nèi)的鎘含量顯著高于雌蛛。表明擬環(huán)紋豹蛛體內(nèi)可以積累高濃度的鎘,雄蛛體內(nèi)鎘的富集水平高于雌蛛。2、鎘對擬環(huán)紋豹蛛生長、發(fā)育和繁殖的影響。分別用0.2 mM和2 mM CdCl_2溶液做成蛛的飲水,0.04 mM、0.2 mM、1 mM和2 mM CdCl_2溶液做幼蛛的飲水,以果蠅作為蜘蛛的食物,研究了鎘對擬環(huán)紋豹蛛生長、發(fā)育和繁殖特性的影響。結(jié)果表明,鎘處理下,擬環(huán)紋豹蛛的死亡率顯著增大,2 mM CdCl_2處理下,雄蛛的死亡率顯著高于雌蛛(p0.05)。但0.2 mM和2 mM CdCl_2處理下幼蛛的死亡率無明顯差異(p=0.104)。在蜘蛛的飲水中添加一定濃度的鎘溶液,擬環(huán)紋豹蛛的發(fā)育歷期顯著延長,體重顯著降低,產(chǎn)卵量顯著減少(p0.05)。3、鎘對擬環(huán)紋豹蛛抗氧化酶活性的影響。用0.2 mM和2 mM CdCl_2溶液做飲用水飼養(yǎng)擬環(huán)紋豹蛛,測定處理前和處理7d、14d、21d、28d時擬環(huán)紋豹蛛體內(nèi)超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)和谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶(GST)的活性。SOD、CAT和GST活性在0.2 mM CdCl_2處理7d時均顯著上升(p0.05),處理14d、21d和28d時和對照沒有顯著差異(p0.05)。2 mM CdCl_2處理7d、14d、21d和28d時,SOD和CAT活性和對照沒有顯著差異(p0.05),GST活性在處理7d時相比對照顯著升高,21d時相比對照顯著降低,28d時和對照沒有顯著差異(p0.05)。表明短期接觸低濃度的CdCl_2可以提高擬環(huán)紋豹蛛的抗氧化酶活性,但高濃度CdCl_2和較長時間處理對擬環(huán)紋豹蛛的抗氧化酶活性無顯著影響。4、鎘對擬環(huán)紋豹蛛轉(zhuǎn)錄水平的影響。用Illumina HiSeq?2500高通量平臺測定了0.2 mM和2 mM CdCl_2溶液處理及對照擬環(huán)紋豹蛛的轉(zhuǎn)錄組,并進(jìn)行了數(shù)據(jù)組裝和分析。差異表達(dá)基因(DEG)功能富集分析表明,0.2 mM和2 mM CdCl_2處理下,“代謝過程”、“催化活性”等在基因本體論(GO)和topGO下顯著富集(KS0.05)�！疤妓衔锏霓D(zhuǎn)運和代謝”、“氨基酸轉(zhuǎn)運和代謝”、“復(fù)制、重組和修復(fù)”等在直系同源聚類(COG)下顯著富集;“溶酶體”、“吞噬體”,以及與營養(yǎng)物質(zhì)和能量代謝相關(guān)的代謝途徑在京都基因與基因組百科全書(KEGG)代謝通路中顯著富集。表明鎘處理嚴(yán)重影響了擬環(huán)紋豹蛛的代謝和消化過程,在細(xì)胞和分子水平上引起了損傷和應(yīng)激響應(yīng)。0.2 mM和2 mM CdCl_2處理與對照相比分別檢測到2939個和2491個DEG,相比0.2 mM CdCl_2處理,2 mM CdCl_2處理時DEG數(shù)目明顯減少,表明高濃度的鎘可能破壞了蛋白結(jié)構(gòu),抑制了酶活性。DEG分析表明,跨膜轉(zhuǎn)運蛋白、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子、熱休克蛋白和抗氧化酶等基因在擬環(huán)紋豹蛛響應(yīng)鎘脅迫中發(fā)揮重要作用。5、擬環(huán)紋豹蛛體內(nèi)解毒酶基因的克隆鑒定與序列分析。在轉(zhuǎn)錄組測序和分析的基礎(chǔ)上,克隆了擬環(huán)紋豹蛛GST和二甲基苯胺單氧酶(FMO)含完整開放閱讀框(ORF)基因序列,以及γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶(GGT)基因部分序列。所獲得的ppGST基因ORF長654 bp,編碼217個氨基酸,推定蛋白的分子量為24.90 kDa,等電點5.98,屬delta亞型,具有典型的GST基因N端和C端結(jié)構(gòu)域,屬親水性蛋白。ppFMO基因ORF長1611bp,編碼536個氨基酸,推定蛋白的分子量為61.77 kDa,等電點9.02,屬FMO5亞型,具有結(jié)合NADP的NADB_Rossmann結(jié)構(gòu)域,屬親水性蛋白。獲得的ppGGT基因編碼序列長1038 bp,編碼345個氨基酸。基于克隆基因推導(dǎo)的氨基酸序列進(jìn)行比對分析,構(gòu)建了系統(tǒng)發(fā)育樹。擬環(huán)紋豹蛛GST、GGT和FMO與溫室擬肥腹蛛Parasteatoda tepidariorum和隆頭蛛Stegodyphus mimosarum的相似性最高,這也證實了本研究所克隆序列的正確性,為深入研究擬環(huán)紋豹蛛適應(yīng)鎘脅迫的分子機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：湖北大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X171.5
【圖文】：

圖 1.1 鎘誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)氧化壓力的產(chǎn)生機(jī)制[54]Fig.1.1 The mechanism of oxidative stress induced by Cd[54]

第 1 章 文獻(xiàn)綜述11鎘激活的多種死亡信號途徑往往同步發(fā)生（圖1.2）。Cd2+脅迫內(nèi)皮細(xì)胞時發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞死亡的多種信號往往同時被激活，Cd2+引起的死亡信號起始于DNA損傷和胞質(zhì)鈣離子流，引起凋亡相關(guān)的線粒體膜去極化和典型的DNA損傷反應(yīng)，同時ER應(yīng)激和自噬體形成等細(xì)胞自噬信號啟動，溶酶體通透性變大，這些信號共同作用導(dǎo)致DNA的降解和細(xì)胞質(zhì)膜的破壞，不同的信號組合和發(fā)生速度可能會導(dǎo)致細(xì)胞不同死亡形式的發(fā)生[72]。Cd2+處理促使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+的釋放，胞質(zhì)Ca2+的過量隨后引起ERK的激活和線粒體膜的去極化

圖 2.1 Cd2+在 228 nm 的典型 ICP-OES 發(fā)射光譜圖Fig.2.1 ICP-OES emission spectrum of Cd2+at 228 nm

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2766077