新兴海洋生态毒理学模式生物——海洋青鳉鱼(Oryzias melastigma)

海洋污染日益加剧,适用于海洋生态毒理学研究的鱼类模型的建立意义重大。海洋青鳉鱼(Oryzias melastigma)在培养条件、生理和分子信息等方面的优势使其正成为海洋生态毒理学研究领域的代表性潜在模式生物。阐述了海洋青鳉鱼在海洋生态毒理学研究中的优势,系统介绍了海洋青鳉鱼在毒理学研究中的应用现状,并着重介绍了其在分子毒理学中的应用,最后对海洋青鳉鱼在海洋生态毒理学中的研究方向进行了展望。     

镉胁迫下蚯蚓金属硫蛋白氧化修饰的研究(Oxidative Modification of Metallothionein in Earthworm under Cd Stress)

金属硫蛋白(MT)是生物体内的一类富含巯基(—SH)的蛋白,在细胞氧化还原调控和重金属解毒等方面具有重要作用.MT的—SH可以络合重金属,同时对氧化作用很敏感,重金属胁迫产生的活性氧物质(ROS)可以将其氧化成二硫键(S—S).为揭示镉(Cd)对蚯蚓MT的—SH含量及其氧化修饰的影响,将蚯蚓放入Cd浓度为0、100、300mg·kg-1的黄棕壤中胁迫21天,通过SBD-F标记和高效液相色谱(HPLC)结合的方法测定MT中—SH和S—S的含量.结果显示,随着Cd浓度的增加,蚯蚓体内的—SH和S—S含量均逐渐增加,但S—S所占比例降低.这说明Cd诱导了蚯蚓体内MT合成,并且诱导量随着Cd胁迫的增强而增加,但—SH的氧化修饰程度有所下降.     

日本青鳉(Oryzias latipes)胚胎和卵黄期仔鱼对镉的 敏感性

物理化学方法对镉的监测忽略了其生物可利用性,生物监测可以有效地弥补这种不足。本研究测试了日本青鳉(Ory-zias latipes)胚胎和卵黄期仔鱼对镉的敏感性。结果表明:日本青鳉胚胎和卵黄期仔鱼的蛋白含量对镉表现出较高的敏感性,卵黄期仔鱼的蛋白含量在4μg·L-1的氯化镉暴露后就出现显著降低;氯化镉对卵黄期仔鱼脊柱畸形的EC50低于国家地表水环境质量标准规定的Ⅱ类水标准;脊柱畸形率与镉浓度之间存在的线性关系,可为定量监测镉污染提供理论依据;脊柱畸形可以在48h之内被4μg·L-1的氯化镉极显著地诱导,因此这种潜在的生物监测模型很有希望应用到水环境污染的快速预警中。通过对国内主要水体中镉污染水平的分析发现,卵黄期仔鱼的蛋白含量变化和脊柱畸形率对部分水体的镉污染可以实现生物监测。因此,利用日本青鳉胚胎和卵黄期仔鱼对低水平镉污染的高度敏感性,能够建立起1种简易廉价并且有效的水环境中低水平镉污染的生物监测模型。     

镉致鸡血管氧化应激与金属硫蛋白含量的变化

为探讨镉(Cd)对血管抗氧化功能及金属硫蛋白(MT)的影响,将180只50日龄健康雌性海兰鸡随机分为3组(对照组、低剂量组和高剂量组),分别饲喂含0、140、210mg·kg-1(BW)CdCl2的基础日粮,在饲养20、40、60d后采集主动脉和前腔静脉,测定其MT含量,超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性及丙二醛(MDA)含量.结果表明:1)Cd暴露后,与对照组相比,低剂量组血管MT含量显著升高(p<0.01),并随暴露时间的延长而逐渐增加;高剂量组血管MT含量显著降低(p<0.01),并随暴露时间的延长先升高后降低.2)随着Cd暴露剂量的加大,血管SOD、GSH-Px活性逐渐降低,而MDA含量逐渐升高,具有明显的剂量-效应关系.3)随着暴露时间的延长,血管SOD、GSH-Px活性逐渐降低,MDA含量逐渐升高,具有明显的时间-效应关系.4)Cd暴露下,主动脉与前腔静脉各指标具有相同的变化趋势.以上结果表明,Cd具有血管毒性,其毒作用机理可能与MT含量变化以及抗氧化功能失衡有关.     

水体低氧的早期暴露对青鳉(Oryzias latipes)后期的生长、性别比和繁殖能力的影响

水体低氧已是全球性生态问题,常以季节性、偶发性和昼夜间等不同形式存在于不同的水体中。长期低氧可影响鱼类正常的生长和繁殖,但鱼类早期生活阶段暴露于不同形式的低氧后,后期的生长和繁殖是否会受到不利影响,目前研究甚少。本研究在实验室模拟了连续低氧(2.8 mg·L~(-1)DO)(H1)、昼夜低氧(H2)和发生在胚胎器官形成时期的偶发性低氧(H3)等3种情景对青鳉胚胎的发育影响,评估了这一早期暴露对青鳉后期的生长、存活和繁殖的影响。我们发现,3种低氧方式都可以显著延长青鳉胚胎的孵化周期,引起胚胎卵黄囊吸收和鱼鳔发育异常;暴露结束120 d后,H1组青鳉成鱼的畸形率显著升高、存活率和生长速度都显著下降;H1、H2和H3组中成鱼的雌雄比都发生了改变,鱼群中以雄鱼为主,且产卵量和受精率都显著下降。结果表明,鱼类早期胚胎发育阶段所受到的低氧暴露可对后期生长和繁殖产生不利影响,对子代补充和种群稳定产生重要影响;鱼类关键发育期所经历的低氧事件,以及昼夜低氧事件所产生的生态后果不容忽视。     

镉锌联合诱导金属硫蛋白在鲫鱼肝脏和肾脏中的表达

以鲫鱼Carassius auratus为试验材料,研究了在一定环境条件下重金属镉(Cd)锌(Zn)联合胁迫对鲫鱼肝脏和肾脏组织中金属硫蛋白(MT)质量分数的影响.结果表明,Cd2+与Zn2+联合胁迫下,鲫鱼的肝脏和肾脏组织中MT质量分数的总体变化趋势较为一致,都是呈先升高后降低再升高,MT的质量分数在12 h时达到峰值,肝脏MT质量分数达(4.84±0.28)(10.63±0.72)μg·g-1,肾脏MT质量分数达(6.34±0.39)(12.99±0.52)μg·g-1.从诱导的数量来看,Cd2+与Zn2+联合胁迫下肝脏和肾脏中MT质量分数均高于单独Cd2+试验组中的结果,这表明Zn2+的存在可以增强Cd2+诱导鲫鱼组织中MT合成的能力;肝脏在试验后的12 h内的增加速率最大为0.16～0.64μg·g-1·h-1,肾脏在试验后的6 h内的增加速率最大为0.41～1.70 μg·g-1·h-1,表明水体中的Cd2+与Zn2+联合可诱导鲫鱼组织中MT的合成与表达,且诱导时间主要在12 h之内.     

重金属镉锌联合胁迫下鲫鱼组织中金属硫蛋白的动态变化

以鲫鱼(Carassius auratus)为试验材料,研究了重金属镉锌联合胁迫对鲫鱼肝脏和肾脏组织中金属硫蛋白(MT)含量的影响。结果表明,在0.005、0.010、0.050、0.100、0.500 mg.L-1镉分别与1.0 mg.L-1锌联合胁迫下,鲫鱼肝脏和肾脏组织中MT含量的总体变化趋势较为一致,均为先升高后降低再升高,MT含量在第12小时达到峰值,肝脏MT含量达(5.735±0.016)~(10.640±0.023)μg.g-1,肾脏MT含量达(8.346±0.014)~(12.990±0.031)μg.g-1。在试验的0—12 h内肝脏中MT增加速率为0.22~0.69μg.g-1.h-1,在试验的0—6 h内肾脏中MT增加速率为0.83~1.67μg.g-1.h-1。在0—12 h内鲫鱼肝脏和肾脏组织中MT增加量与镉含量呈正相关,表现出一定的剂量-效应关系,表明水体中镉锌联合可诱导鲫鱼组织中MT的合成与表达,且诱导时间主要在0—12 h之内。研究表明,鲫鱼肝和肾组织中MT可作为评价外源重金属污染的指标。     

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   

聚苯乙烯微塑料长期暴露对海水青鳉(Oryzias melastig-ma)亲代生长、繁殖及子代发育的影响

微塑料污染是近年来受到国际社会广泛关注的海洋环境问题之一,由微塑料造成的生态和人类健康风险不容小觑,但微塑料对鱼类的长期危害目前尚无定论.为评估微塑料颗粒对海洋鱼类的长期影响,选取塑料生产和环境中常见的聚苯乙烯(polystyrene,PS)为研究对象,对海水青鳉(Oryzias melastigma)60 dph(days post hatching,dph)幼鱼进行了为期50 d的长期暴露,系统研究PS暴露对海水青鳉亲代的生长、繁殖和子代胚胎发育等的影响.结果显示,在粒径为10μm、浓度为1×104 parti-cles·L-1和1×105 particles·L-1暴露条件下,PS处理组亲代体长和体质量的改变与对照组相比无显著差异,PS暴露未显著影响亲代性成熟进程和受精过程;PS暴露未显著影响子代胚胎心率和孵化时间,但能显著降低子代孵化率,造成胚胎发育畸形.上述结果表明,PS长期暴露对亲代生长和繁殖未产生明显影响,但对子代的胚胎发育具有不利影响,研究结果为科学评估海洋微塑料污染的生态风险提供了重要参考.     

Cd2、Hg2+、Cr6+和pb2对黑点青鳉(Oryzias melastigma)早期生活阶段的毒性效应研究

近岸海域重金属污染不容乐观,作为“一种潜在的海洋模式鱼种”黑点青鳉(marine medaka,Oryzias maelastigma)对不同重金属胁迫的响应水平却鲜有报道.为探究并比较海水鱼种黑点青鳉早期生活阶段对Cd2+、Hg2+、Cr6 +和pb2 +等不同重金属胁迫的响应,在实验室通过半静态方式,对黑点青鳉受精...     

Di (2-ethylhesyl)(DEHP)和Monoethylphthalate(MEHP)长期暴露对海洋青鳉(Oryzias melastigma)内分泌干扰效应的评价

为探讨邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(DEHP)和邻苯二甲酸单乙基己基酯(MEHP)长期暴露对海水生物的内分泌干扰效应及机制,将孵化后1周的海洋青鳉(Oryzias melastigma)分别暴露于DEHP(0.1 mg·L^-1和0.5 mg·L^-1)和MEHP(0.1 mg·L^-1和0.5 mg·L^-1)6个月。结果显示：DEHP显著增加了雌性和雄性海洋青鳉的肝指数,而MEHP只在高剂量时显著增加雄性青鳉的肝指数。对于雌性青鳉,DEHP暴露后肝脏雌激素相关基因ERα、ERβ、ERγ、VTG1、VTG2、ChgH和ChgL的表达水平显著上调,而对于雄性青鳉,DEHP暴露后,只有肝脏ERβ的表达水平显著上调。相比之下,MEHP暴露对雌性和雄性青鳉肝VTG和Chg基因表达无显著影响。DEHP激活了雌性和雄性青鳉的肝过氧化物增殖激活受体PPARα和PPARγ,而MEHP只在低剂量时上调了雄性青鳉PPARγ的表达。在雌性和雄性青鳉体内,VTG和Chg的表达与ERα和ERγ的表达显著相关,并且ER与PPAR也显著相关。研究表明,DEHP长期暴露可通过激活肝性激素受体调控肝雌激素响应基因(VTG和Chg)和过氧化物增殖激活受体(PPARα和PPARγ)的表达而对海洋青鳉产生内分泌干扰效应,并且显示出性别特异性。MEHP对海洋青鳉的内分泌干扰效应弱于DEHP。     

成团泛菌(Pantoea agglomerans)对镉胁迫下蒌蒿耐受性的影响

为探讨功能微生物对镉(Cd)胁迫下蒌蒿耐受性的影响,以成团泛菌(Pantoea agglomerans)J2为对象,通过盆栽试验,研究不同Cd处理水平下J2菌对蒌蒿生长、生理、Cd富集转运与根际微生态的影响。结果表明:J2菌可显著促进蒌蒿株高、地上部干重、地下部干重、总生物量及根冠比的增加。在J2菌的作用下,蒌蒿叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均显著增加,丙二醛(MDA)含量明显减少。J2菌可显著促进蒌蒿对Cd的富集转运,蒌蒿地上部、地下部与总Cd含量均显著增加,地上部生物富集系数(BCF)明显大于地下部,转运系数(TF)相比于对照增加了7.5%~37.4%。J2菌可显著增加蒌蒿根际土壤细菌、放线菌数量及微生物总量,明显减少真菌数量。研究表明成团泛菌J2对蒌蒿生长、生理、Cd富集转运与根际微生态可产生积极影响,在一定程度上可提高蒌蒿植株对Cd的耐受性。     

铯对印度芥菜和菊苣植物螯合肽和金属硫蛋白含量的影响

以133Cs作为污染源,溶液培养印度芥菜和菊苣幼苗,研究植物螯合肽(phytochelatins,PCs)、金属硫蛋白(metallothionein,MT)等含巯基肽类物质与Cs+胁迫毒理的内在联系。采用改良水培法培养印度芥菜和菊苣长至两片真叶,置于含铯[ρ(Cs~+)0~200 mg·L~(-1)]的营养液中培养一段时间后取样,测定幼苗地上部和根系生物量,采用火焰原子吸收分光光度法测定Cs~+富集量,5,5’-二六硝基苯甲酸(DTNB)比色法测定PCs和MT含量。结果显示:随着Cs~+浓度[ρ(Cs+)25~200 mg·L~(-1)]增加,印度芥菜和菊苣地上部和根系生物量显著降低(P0.05),印度芥菜的生物量降低幅度小于菊苣;Cs~+的富集量均显著增加,印度芥菜对Cs~+富集量大于菊苣,印度芥菜地上部、菊苣根系分别是Cs~+的主要蓄积部位;非蛋白巯基肽类(non-protein thiol,NPT)、植物螯合肽(PCs)、谷胱甘肽(glutathione,GSH)和金属硫蛋白(MT)含量变化均呈现先升后降的趋势,均表现为根系地上部,印度芥菜菊苣。当ρ(Cs~+)100 mg·L~(-1)时NPT、PCs、GSH和MT达最大值。结果表明,菊苣对Cs~+处理敏感,印度芥菜具有较强的吸收和转运Cs~+的能力,Cs~+处理诱导合成PCs、GSH和MT含量显著增加,这是印度芥菜对Cs~+耐性较强的主要原因。     

吐纳麝香与镉联合暴露对赤子爱胜蚓体内谷胱甘肽与金属硫蛋白的影响

广泛应用于个人护理产品和香味添加剂中的吐纳麝香(6-乙酰基-1,1,2,4,4,7-六甲基四氢萘,AHTN)是一种新型污染物,重金属镉(Cd2+)是土壤中常见的污染物,两者在土壤生态系统中存在联合暴露的可能。实验以赤子爱胜蚓为受试生物,通过24h暴露滤纸染毒实验测试了AHTN单一,Cd2+单一,以及AHTN与Cd2+联合暴露条件下蚯蚓体内谷胱甘肽(GSH)和金属硫蛋白(MT)的变化趋势。结果显示:Cd2+单一暴露时,GSH与MT随Cd剂量增加有明显上升趋势;AHTN单一暴露时,随着AHTN剂量增加,GSH与MT同步呈现先增多后减少的趋势;联合暴露情况下,AHTN在高剂量下对MT与GSH同样产生了抑制作用,使Cd2+对MT的诱导未达到Cd2+单一染毒时的水平。     

镉胁迫对不同镉富集能力海水养殖贝类抗氧化能力的影响——以扇贝和菲律宾蛤仔为例

为研究具有不同镉(Cd)富集能力的扇贝和菲律宾蛤仔在相同镉胁迫环境下的抗氧化能力反应的差异,将2种贝类于0.05mg·L-1Cd环境中暴露10 d,分别于第0天、2天、4天、6天、8天、10天分别取样检测内脏团中SOD、CAT、GPx、GST酶活性和GSH含量,同时分析内脏团中Cd的含量。结果表明,对于Cd胁迫组,扇贝和菲律宾蛤仔内脏团中SOD和CAT酶活反应相似,均呈先被诱导后被抑制的规律,且2种贝类的SOD和CAT活性差异较小。2种贝类内脏团中GSH含量、GST和GPx活性变化差异较大:扇贝内脏团中GSH含量显著降低(p0.05),GST和GPx活性均在第2天和第4天时处于显著诱导状态(p0.05),从第6天时处于抑制状态,而菲律宾蛤仔内脏团中GSH含量、GST和GPx活性在Cd暴露期间无显著变化,且2种贝类间比较,扇贝内脏团中GSH含量和GST活性在整个实验期间始终显著高于菲律宾蛤仔(p0.05),GPx活性从第4天开始高于菲律宾蛤仔;对于无镉污染的对照组,扇贝和菲律宾蛤仔内脏团中SOD、CAT和GPx活性无显著差异,但扇贝内脏团中GSH含量和GST活性显著高于菲律宾蛤仔,其中前者GSH含量约为后者的22倍。研究同时表明在相同镉环境下扇贝内脏团对Cd的富集浓度和富集速率均远高于菲律宾蛤仔。本研究明确了2种贝类在相同镉环境下的抗氧化反应的差异,推断出扇贝内脏团中高含量的GSH以及较高的GST和GPx活性可能在扇贝高富集、高耐受Cd方面起重要作用。     

染织排水对日本青鳉幼鱼和胚胎的毒性效应

采用日本青鳉幼鱼及胚胎暴露评估染织排水的毒性效应.4个测试水样采自染织工厂排水口.96 h急性毒性试验表明:1和2号水样对幼鱼急性毒性效应不明显,3和4号水样对幼鱼具有急性毒性效应,毒性单位分别为0.47、0.53、9.93和1.68TUa,1和2号水样为微毒,3号水样为中毒,4号水样为低毒.14 d胚胎幼鱼慢性毒性试...     

城镇污水处理厂进出水对日本青鱂早期阶段亚慢性毒性效应

采用日本青鳉胚胎及幼鱼暴露评估污水处理厂进出水的综合毒性效应。水样采自广州市3个污水处理厂的进水口和出水口。96 h青鳉幼鱼急性毒性试验表明:6个水样均没有对青鳉幼鱼产生急性毒性效应。14 d胚胎暴露试验结果:3个污水处理厂的进水及1号和3号污水处理厂的出水均引起胚胎死亡,胚胎孵化率均低于70%且均与对照组产生了显著性差异(p0.05)。3个厂的进水和1号、2号厂出水的鱼苗畸形率与对照组也有显著差异(p0.05),其中3号厂进水鱼苗畸形率高达(33.73±8.94)%。而6个水样的胚胎孵化时间均与对照组无显著差异(p0.05),均在9 d左右。7 d鱼苗暴露试验结果:1、2、3号3个水厂进水的鱼苗死亡率分别是(30.16±2.75)%,(24.07±1.60)%,(37.90±4.77)%,与对照组产生明显差异(p0.05)。出水对鱼苗的致死效应明显低于进水,但出水对鱼苗的致死效应相对于对照组仍有显著差异(p0.05)。     

镉对单环刺螠非特异性免疫及组织蓄积的影响

为探究镉(Cd)对海洋动物的毒性效应,考察了不同质量浓度(0.005、0.05和0.5 mg·L~(-1)) Cd处理对单环刺螠相关免疫生理指标及主要组织中Cd蓄积量的影响。结果表明:Cd胁迫下,血细胞密度(density of hemocyte, DHC)先升后降再升,酚氧化酶(phenoloxidase, PO)活力先升后降,溶菌酶(lysozyme, LSZ)活力先降后升再降,至处理96 h,处理组DHC均显著高于对照组(P0.05),总蛋白含量变化不显著;除低浓度胁迫组(0.005 mg·L~(-1))PO活力与对照组相近外,其他处理组的PO和LSZ活力均显著低于对照组(P0.05)。超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活力和丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量总体呈上升趋势,过氧化氢(H_2O_2)含量先升后降再升,至胁迫96 h,各处理组SOD活力、MDA和H_2O_2含量均显著高于对照组(P0.05)。总之,Cd胁迫对单环刺螠非特异性免疫影响显著,Cd的短期胁迫可刺激DHC、PO和LSZ升高,免疫力增强,而高浓度Cd的胁迫时间较长会造成机体解毒能力下降,持续刺激机体产生过氧化反应,MDA含量升高,可作为单环刺螠在Cd长期胁迫下的免疫检测指标。不同胁迫浓度组单环刺螠肌肉和消化道中的Cd含量随胁迫时间均呈上升趋势,且存在显著的时间-剂量-效应关系(P0.05),其蓄积量水平为:消化道肌肉,具有组织特异性。     

镉对大型溞肠道结构及消化酶活力的影响

镉(Cd~(2+))作为水环境中毒性较强的污染物之一,对水生动物各器官均造成了不良影响。为了了解镉对消化系统的毒性机理,研究了镉胁迫对大型溞(Daphnia magna)肠道组织及消化酶活力的影响。依据国家《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中Ⅴ类水质的镉浓度标准限值的1倍、5倍和9倍设置3个镉浓度组(0.01、0.05、0.09 mg·L~(-1))和1个对照组,分别处理24、48 h。结果表明,镉处理对大型溞肠道结构、淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶活力均产生了影响。首先,随着镉浓度的升高,显微结构显示,大型溞肠道上皮细胞排列松散、不整齐,并出现"空泡化";内侧纹状缘严重脱落。亚显微结构显示,肠道微绒毛出现断裂、溶解消失现象;线粒体发生肿胀、空泡化,嵴断裂或消失。其次,淀粉酶活力显著降低(P<0.01),与镉浓度之间存在剂量-效应关系;脂肪酶活力在镉浓度为0.01～0.05 mg·L~(-1)时升高,在0.09 mg·L~(-1)时活力被抑制;胰蛋白酶在镉处理24 h浓度为0.01 mg·L~(-1)时显著高于对照组(P<0.05),在镉处理48 h时,各浓度组均显著低于对照组(P<0.01)。镉对大型溞消化酶活力的最低可观察效应浓度(LOEC)为0.01 mg·L~(-1)。大型溞作为常用的毒理学监测动物,实验结果将为含镉废水排放标准的完善提供理论依据。