【摘要】： 重金屬污染已成為一個全球性的環(huán)境問題,因此環(huán)境監(jiān)測是修復(fù)和治理環(huán)境污染的一個必需手段,雖然常規(guī)的化學(xué)和物理等監(jiān)測手段是環(huán)境監(jiān)測必不可少的工具,然而由于該手段不能提供生物信息,繼而不能滿足當(dāng)今環(huán)境監(jiān)測的目標(biāo)。由于可提供環(huán)境污染的生物信息,生物標(biāo)志物(Biomarker)在現(xiàn)代化環(huán)境監(jiān)測中占有非常重要地位,所以在環(huán)境監(jiān)測中大規(guī)模應(yīng)用生物標(biāo)志物的問題有待于深入研究。本文選擇橈足類為研究對象,進(jìn)行重金屬(鎘或鎳)對日本虎斑猛水蚤(Tigriopus japonicus)、雙齒許水蚤(Schmackeria dubia)、中華哲水蚤(Calanussinicus)和婆羅異劍水蚤(Apocyclops borneoensis)急性毒性的測定;同時采用生化測定方法,研究為期12 d的不同濃度重金屬(鎘或鎳)暴露對日本虎斑猛水蚤和雙齒許水蚤體內(nèi)多種生化指標(biāo){超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)、谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶(GST)、乙酰膽堿酯酶(AChE)、還原型谷胱甘肽(GSH)、丙二醛(MDA)與還原型谷胱甘肽和氧化型谷胱甘肽的比值(GSH/GSSG)}的影響,以探討鎘或鎳對橈足類的毒害效應(yīng)以及動物的應(yīng)激機(jī)制,同時篩選出重金屬污染的生物標(biāo)志物;本文也進(jìn)行重金屬(鎘或鎳)不同暴露時間(1、4、7和12 d)對日本虎斑猛水蚤體內(nèi)金屬硫蛋白(MT)水平的影響,以探討該種橈足類體內(nèi)MT在重金屬脅迫下的誘導(dǎo)模式和應(yīng)激機(jī)制;本文還選擇重金屬暴露12 d后的雙齒許水蚤為研究對象,研究不同濃度重金屬對該種橈足類肌肉組織和卵巢超微結(jié)構(gòu)的影響,以探討重金屬對動物的毒性效應(yīng)。同時,本文定量分析橈足類(日本虎斑猛水蚤、雙齒許水蚤和婆羅異劍水蚤)生殖力在重金屬脅迫下發(fā)生的變化,闡述重金屬污染下橈足類種群變化的應(yīng)對策略。最后,采用放射性同位素示蹤法,研究不同氮水平和氮源對東海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)吸收鎳與該金屬在藻類亞細(xì)胞和各生化組分中分布的影響,即探討環(huán)境營養(yǎng)鹽水平和來源對藻類吸收鎳的影響機(jī)制;同時也研究氮或磷添加對鎳在東海原甲藻和中肋骨條藻(Skeletonema costatum)胞內(nèi)吸收和累積的影響;并將其分別投喂中華哲水蚤和真刺唇角水蚤(Labidocera euchaeta)后,探討鎳在橈足類體內(nèi)的吸收和生理周轉(zhuǎn),即探討不同營養(yǎng)鹽濃度對鎳在海洋食物鏈上傳遞的影響。主要研究結(jié)果如下: 1.鎘對橈足類的24和48 h半致死濃度均小于鎳對應(yīng)的半致死濃度,因此橈足類對鎘的敏感性大于鎳,即鎘更具有毒性;在鎳對各種橈足類24和48 h半致死濃度的比較中,日本虎斑猛水蚤最大,中華哲水蚤和雙齒許水蚤最小(兩者相差不大),而在鎘對各種橈足類24和48 h半致死濃度的比較中,婆羅異劍水蚤最大,日本虎斑猛水蚤次之,中華哲水蚤最小,因此重金屬對橈足類的毒性與金屬類別和生物種類均相關(guān)。 2.不同濃度的鎘或鎳均引起橈足類體內(nèi)各種生化指標(biāo)(SOD、GPx、GST、GSH和GSH/GSSG)的顯著變化,該類指標(biāo)的變化與重金屬暴露劑量和時間均相關(guān),因此提示該系列指標(biāo)可作為重金屬污染的生物標(biāo)志物;特別是GSH.在12 d的重金屬暴露過程中,GSH總是最先受到影響的,而且基本上處于抑制狀態(tài),因此該指標(biāo)有望成為橈足類體內(nèi)指示重金屬污染的良好標(biāo)志物。同時,鎘和鎳對橈足類均有神經(jīng)毒性效應(yīng),因?yàn)椴煌瑵舛戎亟饘倬T導(dǎo)橈足類體內(nèi)AChE活性的顯著變化,但重金屬更多是通過AChE活性的提高而呈神經(jīng)毒性。經(jīng)過12 d的鎘或鎳暴露后,橈足類體內(nèi)MDA含量更多地與該金屬處理無相關(guān)性,因此該指標(biāo)作為生物體氧化損傷程度的標(biāo)志物時,需要慎重,應(yīng)該輔以其它生物標(biāo)志物才能更全面地反應(yīng)生物體的氧化損傷水平。 3.在12 d的暴露過程中,鎘或鎳既可誘導(dǎo)日本虎斑猛水蚤MT的合成,也可表現(xiàn)為抑制效應(yīng),即MT的變化與暴露劑量和時間均有相關(guān)性。本研究通過雙齒許水蚤肌肉組織和卵巢超微結(jié)構(gòu)的觀察表明,在12 d的暴露過程中,鎘和鎳已對該種橈足類造成氧化損傷,因?yàn)榧±w維受到氧化損傷的迫害,同時生殖細(xì)胞發(fā)生凋亡。 4.不同濃度鎘或鎳均可影響橈足類的生殖力,而且其影響與金屬類別和生物種類均相關(guān),特別是不同濃度鎘或鎳均顯著抑制日本虎斑猛水蚤的生殖力,說明重金屬可影響日本虎斑猛水蚤的種群繁衍。 5.通過同位素示蹤法研究表明,東海原甲藻培養(yǎng)在高濃度和低濃度鎳下,不同氮水平和氮源均可顯著影響其對鎳的吸收,該吸收隨著硝酸氮的升高而增加,同時以尿素為氮源時可顯著促進(jìn)藻類對該金屬的吸收。當(dāng)東海原甲藻吸收鎳后,不同氮水平和氮源均可影響鎳在藻類亞細(xì)胞中的分布,如細(xì)胞壁和可溶性物質(zhì)中鎳的百分含量隨著硝酸氮濃度的升高而降低,細(xì)胞器中鎳的百分含量隨著硝酸氮濃度的升高而增加,而且尿素可提高鎳在細(xì)胞壁中的分配率:同時,絕大部分鎳(＞70%)分布在細(xì)胞的可溶性物質(zhì)中。不同氮水平和氮源也可影響鎳在藻類各生化組分中的分布,如碳水化合物中鎳的含量隨著硝酸氮濃度的升高而顯著降低,蛋白質(zhì)中鎳的含量卻隨著硝酸氮濃度的升高而顯著增加,尿素可顯著提高鎳在蛋白質(zhì)中的分布然卻降低該金屬在碳水化合物中的百分含量,脂類中鎳的含量與不同氮水平和氮源均無顯著相關(guān);鎳主要分布在蛋白質(zhì)中(＞50%)。 6.經(jīng)過24 h暴露后,氮或磷均顯著影響東海原甲藻和中肋骨條藻對鎳的吸收,且高濃度氮或磷均能促進(jìn)鎳在這兩種藻類細(xì)胞內(nèi)的吸收和累積。中華哲水蚤和真刺唇角水蚤對鎳的吸收隨著藻類培養(yǎng)液中營養(yǎng)鹽(氮或磷)濃度的增加而顯著升高;然而鎳在中華哲水蚤或真刺唇角水蚤體內(nèi)的生理周轉(zhuǎn)率卻不受氮或磷濃度的影響,似乎更受動物個體的生理狀態(tài)的影響,如攝食不同磷濃度培養(yǎng)下的硅藻鎳后,食物鎳在中華哲水蚤體內(nèi)的生理周轉(zhuǎn)率均是真刺唇角水蚤的2倍左右。橈足類對鎳的吸收率與藻類細(xì)胞內(nèi)鎳含量呈顯著正相關(guān),證明了“橈足類只吸收餌料細(xì)胞內(nèi)‘水相'金屬庫中的金屬”的假說。由此可見,近海富營養(yǎng)化可促進(jìn)浮游植物對鎳的吸收,進(jìn)而影響該金屬在浮游食物鏈上的傳遞。
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：X830
【圖文】：

A擴(kuò)，Bi3+》c子+>Pb2+>z矛+>co2+，表明鋅可被許多金屬(包括最有毒性的重金屬)替代[’8‘】。因此，Roesijadil’82]提出一個模型，該模型認(rèn)為重金屬對MT合成的誘導(dǎo)是細(xì)胞內(nèi)zn2+水平提高的結(jié)果(圖1)。如福侵入細(xì)胞后，由于具有更高親合力，鍋可與zn一llgand結(jié)合形成cd一llgand并置換出z礦+，接著游離zn2+與金屬轉(zhuǎn)錄抑制因子 (metaltranscriptioninhibitors，簡稱為 MTI)結(jié)合，繼而使得金屬轉(zhuǎn)錄因子 (metaltranscriPtinnfactors，簡稱為MTF)處于活性態(tài)，最后通過轉(zhuǎn)錄因子與MT基因上相關(guān)金屬調(diào)節(jié)元素 (metalregulatoryelement

不同鍋濃度無顯著相關(guān)，除100林叭-添加組顯著高于對照組外，其余添加組與對照組均無顯著差異。不同濃度鍋對日本虎斑猛水蚤體內(nèi)AChE活性的影響見圖2一。由圖可知，第ld的AChE活性與不同鍋濃度有顯著相關(guān)(P<0.05)，10和100林叭兩添加組均顯著低于對照組，其余添加組與對照組均無顯著差異;第4d的AChE活性與不同錫濃度有顯著相關(guān)(P<0.05)，除100林叭一添加組顯著高于對照組外，其余添加組與對照組均無顯著差異;第7d的AChE活性與不同錫濃度有顯著相關(guān)(P<0.05)，除10“留Les添加組外，錫處理對AchE活性均有誘導(dǎo)作用

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本文編號：2804501