典型重金属胁迫对日本沼虾的氧化损伤及交互作用

为深入探讨水体不同浓度重金属联合对水生生物的慢性毒性机制,本研究以日本沼虾(Macrobranchium nipponense)为受试生物,镉(Cd)和铅(Pb)为目标金属,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、金属硫蛋白(MT)和丙二醛(MDA)为测试终点,研究不同浓度的Cd和Pb单一及联合暴露对日本沼虾的氧化损伤及交互作用。实验结果表明:Cd对虾的致死浓度为1 mg·L-1,当其与同浓度Pb联合时,致死毒性增强;在0.01 mg·L-1和0.1 mg·L-1下联合时均表现为拮抗作用。不同处理组对标志物产生不同程度的诱导或抑制效应,其中,SOD活性均受到胁迫抑制,0.1 mg·L-1Cd暴露10 d后对肝胰腺SOD抑制率达53.38%,0.1 mg·L-1Pb暴露10 d后对肌肉SOD抑制率达70.02%;CAT活性整体受胁迫激活,肝胰腺与肌肉CAT活性在时间尺度上呈现相反的变化规律;肝胰腺中MT和MDA对重金属的敏感性要高于肌肉;综合生物标志物响应(IBR)评价表明,机体在时间尺度上可通过酶活性调节而具有一定的解毒功能,但并不能消除重金属引起的氧化损伤,且重金属单一毒性要高于联合毒性,其中Cd对肝胰腺毒性最大,Pb对肌肉毒性最大。研究结果能够为水体重金属生态风险预警、水质基准制定及流域水环境管理提供依据。     

硝酸铊对浮萍(Lemna gibba L.)的生长抑制及其氧自由基损伤作用

为了探讨硝酸铊(Tl(I)-nitrate)对浮萍(Lemna gibba L.)的生长抑制作用及其可能的氧化损伤机制,设置了Tl(I)-nitrate的8个处理组(0.005、0.01、0.02、0.04、0.08、0.1、0.5和1.0 mg·L-1)和对照组(0.0 mg·L-1),进行96 h急性毒性实验,测定96 h内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性及丙二醛含量。结果表明:96 h暴露时间下,浮萍生长受抑制程度与Tl(I)浓度之间呈正相关,Tl(I)-nitrate对浮萍的96 h EC50为0.076 mg·L-1,NOEC为0.01 mg·L-1。CAT活性随着Tl(I)-nitrate浓度升高逐渐降低,在0.5和1 mg·L-1时,有极显著差异(p0.01)产生,SOD活性在0.1 mg·L-1时显著升高(46%),POD活性和MDA含量在Tl(I)浓度0.5 mg·L-1时明显上升。当Tl(I)-nitrate胁迫超出浮萍抗氧化酶系统清除活性氧的能力时,活性氧积累导致浮萍受到不可逆转的氧化损伤。Tl(I)-nitrate对浮萍生长产生明显的抑制作用     

有机磷农药敌敌畏对赤潮异弯藻（Heterosigma akashiwo）的毒物刺激效应

研究了敌敌畏（0.001、0.01、0.1、1、10mg·L-1）对赤潮异弯藻（Heterosigma akashiwo）生长、叶绿素a、类胡萝卜素、可溶性蛋白、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性的影响。结果表明,在0.001、0.01、0.1mg·L-1三个质量浓度处理下,微藻第3~5d的相对增长率显著高于对照组。1和10mg·L-1质量浓度处理下,最初微藻增长受抑制,培养7d后出现补偿增长现象。在0.01和0.1mg·L-1敌敌畏质量浓度下,叶绿素a含量和对照相比分别提高了5.9%和5.2%,类胡萝卜素含量分别比对照组提高了9.0%和11.2%。96h可溶性蛋白含量分别比对照组提高了7.1%和15.3%。和对照组相比,SOD和CAT在24h时主要受抑制作用,48h时SOD活性恢复,趋于和对照组一致,而CAT活性受到强烈诱导。结果显示当敌敌畏浓度低于0.1mg·L-1时,对赤潮异弯藻主要表现刺激生长作用,而当浓度超过1mg·L-1时,主要表现抑制作用。     

镉和铅对菲律宾蛤仔脂质过氧化及抗氧化酶活性的影响

为了研究亚致死浓度的重金属对海洋贝类的毒性效应,探讨其可能的作用机理,在实验生态条件下以菲律宾蛤仔(Ru-ditapes philip pinarum)为目标生物,采用半静态毒性实验方法,研究了不同浓度Cd2+(0.0948、0.237和0.474mg·L-1)和Pb2+(0.276、0.690和1.380mg·L-1)对菲律宾蛤仔鳃和消化腺组织中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及丙二醛(MDA)含量的影响。结果显示:(1)鳃和消化腺中的抗氧化酶及MDA的变化呈现出类似的趋势,在胁迫初期,各浓度处理组菲律宾蛤仔鳃和消化腺组织SOD和CAT与对照组相比活性都显著升高(P<0.01),呈现出明显的诱导效应,而MDA含量与对照组相比差异不显著(P>0.05);随着胁迫时间的延长,高浓度Cd2+(0.474mg·L-1)和Pb2+(1.380mg·L-1)处理组中SOD、CAT活性快速下降,与对照组相比差异显著;低浓度处理组中的抗氧化活性虽然也较对照组有所下降,但总体下降幅度不如高浓度组明显,并且所历暴露时间较长。各浓度处理组中MDA含量变化一致,均呈现出先升高后降低的趋势,且含量均高于对照组。(2)通过相关性分析,菲律宾蛤仔消化腺组织中的SOD活性与Cd2+浓度的相关性大于鳃组织,与Pb2+浓度的相关性则小于鳃组织;消化腺组织中的CAT活性与Cd2+、Pb2+浓度呈抛物线型相关,与鳃组织CAT活性相关性不十分显著。这说明消化腺组织中SOD活性对Cd2+的敏感性大于鳃组织,消化腺组织中CAT活性对Cd2+、Pb2+的敏感性大于鳃组织。因此,菲律宾蛤仔消化腺中SOD、CAT对水环境中的重金属反应敏感,且存在一定的剂量-效应关系,消化腺组织中SOD和CAT活性与其他敏感性指标一起可以作为指示早期海洋重金属污染的生物标志物。     

农药敌敌畏对铜绿微囊藻生长的影响

分别以2株铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)--单细胞株PCC7806和群体株XW01为材料,研究了不同质量浓度有机磷农药敌敌畏(DDV)对水华蓝藻微囊藻生长的影响.结果表明,在BG11培养液中,高浓度(≥50 mg·L-1)DDV抑制群体株XW01生长,低浓度(≤10 mg·L-1)DDV则促进XW01生长.单细胞株PCC7806比群体株XW01对DDV的作用更敏感,≥10 mg·L-1DDV即可抑制PCC7806的生长.低浓度DDV的促生长作用并不是DDV增加磷营养所致.在缺磷培养条件下,低浓度(≤50 mg·L-1)DDV对微囊藻具有更明显的促生长作用.DDV对微囊藻胞内和胞外碱性磷酸酶活性均有促进作用. DDV残留一旦进入水体将可能对蓝藻水华的形成产生一定的促进作用.     

有机磷农药草甘膦异丙胺盐对球形棕囊藻的刺激效应

设置0、0.001、0.01、0.1、1和10mg·L-16个质量浓度梯度,测定了草甘膦异丙胺盐(Glyphosate-isopropylammonium)农药对球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)生长、叶绿素a含量、SOD和CAT活性的影响,探讨了有机磷农药对球形棕囊藻的毒物刺激效应。结果表明,低浓度的草甘膦异丙胺盐对球形棕囊藻的生长呈现出刺激效应。在实验所设定的6个质量浓度梯度范围内,0.001mg·L-1和0.01mg·L-1质量浓度处理下的刺激效应最为显著。该两个质量浓度处理下,球形棕囊藻的平均相对增长率比对照分别提高了1.27%和0.45%,叶绿素a含量分别比对照提高了9.2%和2.5%,SOD活性提高了5.9%和7.2%,CAT活性提高了93%和155%;而当草甘膦异丙胺盐质量浓度在0.1mg·L-1以上时,球形棕囊藻的生长率、叶绿素a含量、SOD活性均显著低于对照。草甘膦异丙胺盐在0.001mg·L-1和0.01mg·L-1范围内对球形棕囊藻均呈现刺激效应,而高于0.1mg·L-1时球形棕囊藻各生理指标表现出显著抑制效应。研究结果为了解有机磷农药对海洋微藻生长的影响特征,揭示有机磷农药对微藻产生低促高抑的规律和为深入探索赤潮暴发的成因提供依据。     

超富集植物李氏禾对铬诱导的氧化胁迫响应

为探讨超富集植物李氏禾(Leersia hexandra Swart)耐受和超富集重金属铬的生理机制,采用水培法,研究不同质量浓度、不同价态的铬处理及不同处理时间对李氏禾幼苗不同部位抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性及丙二醛(MDA)含量的影响.结果表明,随着铬胁迫时间的延长,SOD、POD、CAT三种酶活呈现逐步升高的趋势.随着铬胁迫质量浓度的增加,MDA逐渐升高,3种抗氧化酶先升后降,Cr33 质量浓度为40 mg·L-1和Cr6 质量浓度为20 mg·L-1时分别出现峰值.Cr3 质量浓度低于40 mg·L-1,Cr6 质量浓度低于20 mg·L-1时,抗氧化酶在李氏禾应答铬胁迫的反应中起重要作用,超过此质量浓度范围,抗氧化酶系统将受到损害.     

4,4'-二氨基二苯基甲烷对浮萍(Lemna minor L.)毒性作用

以浮萍(Lemna minor L.)为受试生物,通过研究不同浓度(0、0.6、1.8、5.4、16.2和48.6 mg·L-1)的4,4'-二氨基二苯基甲烷(4,4'-methylenedianiline,MDA)对浮萍生长、叶绿素含量、PSⅡ最大光化学效应(Fv/Fm)、质膜透性及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的影响,初步探讨MDA对水生植物浮萍的毒性作用.实验结果表明,在7d暴露时间下,MDA对浮萍叶片数、叶片数生长率、叶片干质量和叶面积都有显著的抑制作用,且抑制程度与MDA的浓度呈正相关.其对浮萍叶片数生长抑制的7d半数效应浓度(7 d-ECs0)为26.7 mg·L-1,95％置信限为22.3 ～ 32.1 mg·L-1;对浮萍叶片数产量抑制的7 d-EC50为0.62 mg-L-1,95％置信限为0.53～0.74 mg-L-1;对浮萍总叶面积及干质量产量抑制的7 d-EC50＜0.6 mg·L-1.MDA处理导致浮萍总叶绿素含量和Fv/Fm下降,而浮萍质膜透性显著增加.低浓度MDA对浮萍SOD、POD和CAT酶活性无显著影响,但随着MDA浓度的升高SOD、POD和CAT酶活性显著升高,当MDA浓度达到48.6 mg· L-1时,抑制POD和CAT酶活性.以上结果表明,MDA能够直接损伤质膜,干扰叶绿体功能并抑制光合活性,而氧化损伤是质膜损伤引起的继发性应激,继而引起膜脂质过氧化,加剧质膜损伤,从而进一步抑制浮萍的生长.     

多溴联苯醚对鲫鱼离体肝脏组织中CAT和GSH-Px的影响

以鲫鱼(Carassius auratus)为试验材料,研究了在离体条件下经不同质量浓度的2,2',4,4'-四溴联苯醚(BDE-47)和2,2',3,3',4,4',5,5',6,6'-十溴联苯醚(BDE-209)暴露后,鲫鱼肝脏组织中过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性的动态变化.结果表明,采用质量浓度为0.10～10.00 mg·L-1的BDE-47和5.6～100.00mg·L-1的BDE-209分别处理鲫鱼肝脏组织30 min,0.10 mg·L-1 BDE-47和5.6 mg·L-1BDE-209试验组鲫鱼肝脏组织中CAT和GSH-Px活性与对照组相比无显著差异(P>0.05),其余各试验组的CAT和GSH-Px活性随BDE-47及BDE-209质量浓度的增加而逐渐下降,均与BDE-47及BDE-209的质量浓度呈明显的相关关系(P<0.01).这说明BDE-47和BDE-209对鲫鱼肝脏产生了氧化损伤,具有生化毒性影响.     

多壁碳纳米管对铜绿微囊藻生长及生理特征的影响

碳纳米材料由于其具有优异的性能,得以广泛生产和使用,其不可避免会进入水环境中,对水生生态系统造成潜在影响。本文以铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为受试材料,通过暴露实验,研究了多壁碳纳米管(MWCNTs)单独作用对铜绿微囊藻的生物毒性和致毒机理。研究结果表明:低浓度(0.1 mg·L~(-1)和0.5 mg·L~(-1))的MWCNTs能刺激铜绿微囊藻的生长,超氧化物歧化酶(SOD)酶活增强;中低浓度(0.1～10.0 mg·L~(-1))范围内,MWCNTs促使光合色素合成,促进藻细胞增殖;高浓度(50mg·L~(-1)和100 mg·L~(-1)) MWCNTs对蓝藻生长产生抑制,严重抑制叶绿素a,藻细胞生命活力下降; MWCNTs浓度高于1 mg·L~(-1)时,SOD、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)酶活性逐渐降低,丙二醛(MDA)的含量则逐步上升;可溶性蛋白含量与MWCNTs浓度有关,MWCNTs浓度低于5 mg·L~(-1)时,蛋白质含量增加,MWCNTs浓度高于5 mg·L~(-1)时,蛋白质含量逐渐减少。