水环境中重金属铜暴露下青鳉鱼的行为响应

采用生物行为传感器监测青鳉鱼在重金属铜暴露下的行为数据,分析不同暴露浓度(20、10、5、1和0.1 TU)下青鳉鱼的行为响应。20、10、5、1和0.1 TU的暴露浓度下青鳉鱼对重金属污染的行为反应模式符合环境胁迫阈值模型,且不同浓度梯度重金属对青鳉鱼产生不同的行为毒性效应。利用重金属作用下青鳉鱼的行为变化来研究重金属环境胁迫导致的生物行为响应机制,从而得到重金属暴露下生物行为的实时变化过程和趋势,可对水环境生态系统质量进行综合评价。     

水环境中重金属铜暴露下青鳉鱼的行为响应

本研究采用生物行为传感器监测青鳉鱼重金属铜暴露下的行为数据,分析不同暴露浓度(20、10、5、1和0.1 TU)下青鳉鱼的行为响应。20、10、5、1和0.1 TU的暴露浓度下青鳉鱼对重金属污染的行为反应模式符合环境胁迫阈值模型,且不同浓度梯度重金属对青鳉鱼产生不同的行为毒性效应。通过本研究,利用重金属作用下青鳉鱼的行为变化来研究重金属环境胁迫导致的生物行为响应机制,从而得到重金属暴露下生物行为的实时变化过程和趋势,可对水环境生态系统质量进行综合评价。     

2种除草剂联合胁迫下日本青鳉的逐级行为响应(The Stepwise Behavioral Responses of the Japanese Medaka under the Joint Stress of Two Herbicides)

探讨了日本青鳉在两种除草剂阿特拉津和百草枯联合暴露下的逐级行为响应,采用水质安全在线生物预警系统(BEWs)记录行为强度数据,分析不同暴露浓度、不同暴露时间日本青鳉的行为响应.10、5、1和0.1TU的暴露浓度下行为反应时间分别为:0.74、7.7、29.4和42.2h,而每个浓度不同配比之间行为反应时间差异明显.结果表明:在两种除草剂的暴露下,日本青鳉的逐级行为响应既受化合物浓度高低的影响,又受暴露时间的影响,而且每个浓度两种药物不同配比暴露下的青鳉鱼的逐级行为响应基本一致,每个浓度不同配比之间行为反应时间差异明显,即两种作用机制不同的除草剂对日本青鳉的行为毒性是协同作用.     

基于机器视觉的鱼类行为特征提取与分析

近年来,水污染问题备受关注。生物式水质监测成为目前国家环境保护工作的重要任务之一。为准确监测水质污染情况,本文以青鳉鱼(Oryzias latipes)为研究对象,采用非接触式的机器视觉监测技术,提取青鳉鱼的生理特征(呼吸频率)和运动特征(胸鳍和尾鳍的摆动频率),并分析这些特征与水质之间的关系。本文采用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)准确提取鱼鳃,并根据鱼鳃呼吸面积大小变化计算出鱼的呼吸频率。基于形态学细化算法提取青鳉鱼骨架,求出胸鳍和尾鳍的摆动频率。结果显示:不同浓度铜离子暴露实验测得的青鳉鱼生理特征和运动特征与实际情况一致;通过对不同铜离子浓度下的毒性实验数据对比,发现了青鳉鱼的生理特征和运动特征会随不同的铜离子浓度发生相应变化,可以作为水质监测的评价标准。     

一种计量青鳉鱼胸鳍和尾鳍摆动频率和幅值的计算机视觉算法

青鳉鱼在饮用水安全领域具有很高的应用价值,其鱼鳍的活动状态可以反映水质的污染状况。但由于技术条件的限制,传统的方法无法实时而有效地提取到这些特征。针对这个问题,提出了一种可以高效识别并测量青鳉鱼胸、尾鳍摆动频率和幅值的计算机视觉算法。其中,为了快速地提取到这2个细节,自动阈值分割、帧差法、背景差分法、重心法、图像卷积和骨架细化等耗时极短的图像处理方法被应用到这项研究当中。初步试验显示这种算法在应用过程中是高效而可行的。它可以被广泛地应用到水环境监测领域,如研究有毒物质对青鳉鱼行为特性的影响和评估水环境的危险程度。     

镉胁迫下黑点青鳉(Oryzias melastigma)肝脏金属硫蛋白mRNA性别差异性表达研究

鱼类金属硫蛋白(metallothionein,MT)mRNA作为生物标志物已越来越多地应用到水环境重金属污染的监测中,然而重金属胁迫下鱼类MT mRNA表达是否具有性别差异性特征目前尚无相关报道。以海洋模式鱼类—黑点青鳉(Oryzias melastigma)为实验鱼类,首次克隆了其MT基因全长c DNA序列,分析了黑点青鳉MT基因和氨基酸序列特征,然后进一步研究了水体中镉暴露后雌、雄性黑点青鳉肝脏中MT mRNA表达的差异性。结果显示,黑点青鳉MT基因c DNA全长为385 bp,编码60个氨基酸,预测编码的多肽分子量为5 990 Da,含有脊椎动物MT基因特征性序列结构cys-x-cys、cys-x-x-cys和cys-x-cys-cys。镉胁迫下雌、雄性黑点青鳉肝脏MT mRNA表达结果显示,在0.8,4.0和8.0μg·L-1环境浓度的镉暴露1~7 d条件下,与对照组相比,雄性黑点青鳉在所有的不同暴露浓度和不同暴露时间的实验组中肝脏MT mRNA几乎均被显著性诱导表达;而雌性黑点青鳉只在较高暴露浓度和较长暴露时间的实验组中才被显著性诱导表达,并且MT mRNA的表达水平比雄性低得多。上述研究结果表明,在相同的镉胁迫条件下,雄性黑点青鳉肝脏MT mRNA的表达比雌性更敏感;以黑点青鳉MT mRNA作为生物标志物监测海洋环境重金属污染生物效应状况时,应选择更敏感的雄性黑点青鳉作为监测鱼类。利用生物标志物监测水环境污染物生物效应时,监测动物的性别差异是一个应当考虑的重要因素。     

氰戊菊酯和氯化镉暴露下日本青鳉的行为反应差异

以天然河流中的日本青鳉(Oryzias latipes)行为变化规律为基础,采用水质安全在线生物预警系统(BEWs-1.1)对氰戊菊酯和氯化镉暴露下日本青鳉的行为反应进行了探讨.结果表明:1)在源水中,日本青鳉行为反应具有明显规律性,并表现出生物钟现象;2)氰戊菊酯和氯化镉连续暴露和间断暴露中,日本青鳉行为反应与污染物浓度和暴露时间均直接相关,并表现出相似的行为变化规律性,行为变化均符合生物行为的环境胁迫阈模型;3)高浓度(10mg·L-1)氯化镉间断暴露下的日本青鳉行为强度变化与低浓度(2mg·L-1)连续暴露下的行为强度变化差别不明显,而高浓度(10mg·L-1)氰戊菊酯间断暴露下的日本青鳉行为强度变化与低浓度(2mg·L-1)连续暴露时具有明显差异,高浓度暴露时产生了明显的行为毒性效应;4)器官损伤性污染物(如镉)引起的行为毒性效应在重新加入源水后可以得到部分恢复,而神经损伤性污染物(如氰戊菊酯)不可恢复,污染物不同的作用机理会影响水生生物的行为反应.     

铜在日本青鳉体内的累积特征及其对肝脏组织结构的影响

为了解水体铜(Cu(Ⅱ))在日本青鳉(Oryzias latipes)脑、鳃、肝脏、性腺和肌肉组织中的累积特征,以及Cu(Ⅱ)对肝脏组织结构的影响,本文采用生态学单因子梯度实验,进行20 d的日本青鳉毒性暴露试验。结果显示,日本青鳉各个组织对Cu(Ⅱ)的累积量随着浓度的升高而增多,但不同组织对Cu(Ⅱ)的累积量有较大的差异,铜累积量由大到小依次为:肝脏脑鳃性腺肌肉。铜暴露后的日本青鳉肝细胞出现肿大、大小不一、排列混乱,静脉扩张淤血,部分肝细胞固缩和坏疽等现象。肝脏是日本青鳉蓄积铜的主要器官之一,实验发现高浓度的Cu(Ⅱ)对肝脏组织结构造成了明显的损伤,进而严重影响日本青鳉的存活率。     

基于机器视觉的鱼类模式生物在线监测技术方法研究

水污染的防治问题是我国关注的重中之重,现有理化监测方法的实时性和综合性较差,特别是对于一些极端可变化的环境,更需要新的方法以辅助和解决。生物式水质监测方法被提出,通过利用生物对环境污染或变化所产生的反应来直接或间接体现水质的污染情况。然而,观测指标与量化标准是面临的一大难题。文章利用机器视觉的方法,以青鳉鱼为模式生物,并以青鳉鱼的生理特征以及运动特征(呼吸频率、胸鳍摆动频率、摆尾频率)为观测指标,两方面综合评定青鳉鱼应激状态,实时监测与分析。实验结果表明该方法能为生物式水质监测和预警的发展提供一定支持与参考。测得青鳉鱼呼吸频率为3.06 Hz,胸鳍摆动频率为4.83 Hz,尾鳍摆动频率为5.08 Hz,结果与实际指标一致。     

氯化镉、灭多威和硝基苯对日本青鳉(Oryzias latipes) 行为抑制的生物应急监测

研究了氯化镉、灭多威和硝基苯对孵化以后7d左右日本青鳉(Oryzias latipes)行为毒性。结果表明,在不同污染物中,随暴露浓度的增加,第1尾日本青鳉产生行为抑制的时间逐渐缩短,并且半数行为抑制时间(time ofhalf behavior inhibition,THBI,Y)随暴露浓度(X)呈现幂指数关系Y=aXb,其中20相似文献   

马拉硫磷急性暴露对斑马鱼的行为毒性研究

以斑马鱼为受试生物,通过水质毒性生物监测仪记录行为轨迹,研究了亚致死浓度的马拉硫磷急性暴露下斑马鱼游动行为和群体分布等多项行为参数的变化。结果表明:斑马鱼对环境变化响应快速,游动速度短时间内急剧增大,之后下降再调整稳定至一定范围,变化趋势符合环境压力模型。游泳高度不断增大,暴露1 h后斑马鱼几乎全部集中到水箱上部,与暴露前水平差异显著。通讯行为参数平均距离和分散度在暴露后短时间内减小之后恢复到暴露前水平。通过解析斑马鱼的行为变化可以实现水体有机磷农药突发污染的早期预警。     

Growth inhibition in Japanese medaka (Oryzias latipes) fish exposed to tetrachloroethylene

A recent study in our laboratory has demonstrated that tetrachloroethylene (TCE) is acutely toxic to Japanese medaka (Oryzias latipes) larvae with a 96 hr-LC50 of 18 (17-19) mg/mL (Spencer et al., 2002). In the present study we hypothesize that TCE exposure induces a developmental effect in Japanese medaka. Growth and age specific sensitivity of Japanese medaka larvae were studied with four age groups (7, 14, 21 and 28 days old) to determine tetrachloroethylene effects on these parameters. The medaka larvae were exposed for 96 hours in a single concentration (10 mg/mL) of TCE. The toxic endpoints evaluated were larvae weight, length, water content and protein concentration. The study revealed that exposure of medaka larvae to this sub-acute concentration of TCE significantly reduced length and weight in the treated group. The difference in growth between control and treated groups was more obvious in age versus length, than in age versus weight. The dry weight-fresh weight ratio (dw/fw) was shown to be higher in the control group. Water content in TCE-treated medaka was higher than in the control group, and younger fry had more water content than older ones. A higher protein concentration was also observed in TCE-treated medaka compared to the control group. These results indicate that TCE has a profound effect on the growth and development of Japanese medaka larvae.     

Medaka (Oryzias latipes) for use in evaluating developmental effects of endocrine active chemicals with special reference to gonadal intersex (testis-ova).

Japanese medaka (Oryzias latipes) has been widely used for the evaluation of the toxicity of endocrine active chemicals (EACs) and other chemicals as well as for monitoring the adverse effects of effluent discharges in relation to sexual development and function. It is useful for these evaluations for many reasons including the following: 1) it has a short life cycle facilitating studies extending over long phases of development and over multigenerations, 2) it is easy to rear, 3) male and female phenotypes can easily be distinguished on the basis of secondary sex characteristics, and 4) a genetic marker (DMY) is available for identifying the true genotypic sex. Several biomarkers have been found to be useful for identifying the effects of exposure to estrogenic and androgenic chemicals in medaka and they include increased levels of hepatic vitellogenin (VTG) and testis-ova induction in males for exposure to estrogenic chemicals, and decreased levels of hepatic VTG in females and an altered morphology of dorsal and anal fins and formation of papillae for androgenic chemicals. In this paper, we present a critical analysis of the use of medaka as a test species for studies of endocrine disruption and report on the use of sex-related genetic markers and alterations in gonadal development, including the induction of testis-ova formation, for assessing the disruptive effects of EACs. In this paper, we focus on some of the more recent studies and findings.