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。     

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暴露对水生生物的慢性毒性机理,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。? 关键词：日本沼虾;重金属;氧化损伤;交互作用;分子标志物     

硫化物胁迫对日本沼虾呼吸代谢和能量代谢酶的影响

研究了硫化物暴露后日本沼虾细胞色素氧化酶(CCO)、琥珀酸脱氢酶(SDH)、延胡索酸还原酶(FRD)和乳酸脱氢酶(LDH)4种呼吸代谢酶及能量代谢酶-精氨酸激酶(AK)活性的变化规律.将日本沼虾暴露于0.6 mg·L~(-1)、2mg·L~(-1)的2个硫化物质量浓度组和不含硫化物的对照组水体中,暴露后0、2、12、24、48 h和解除暴露后48 h取肝胰腺和肌肉组织进行酶活性分析.结果显示:肝胰腺和肌肉组织SDH和CCO活性随硫化物质量浓度升高或暴露时间延长而显著降低(P<0.05).FRD、LDH和AK活性随硫化物质量浓度升高或暴露时间延长而显著升高(P<0.05).解除硫化物暴露后48 h,各质量浓度组酶活性与对照组无显著差异.上述酶活性还存在组织差异,肝胰腺呼吸代谢酶活性高于肌肉中相应酶活性,而AK活性与此相反.结果表明,硫化物胁迫导致日本沼虾有氧呼吸代谢减弱,无氧呼吸代谢增强,并动用其能量贮存物质磷酸精氨酸,产生更多ATP以适应外界不良环境.     

亚硝酸盐和氨对日本沼虾肝胰腺代谢的影响

通过气质联用仪和液质联用仪的非靶向检测,结合主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘法-判别分析(OPLS-DA)等方法,对日本沼虾肝胰腺进行代谢物分析,以研究在非致死剂量的亚硝酸盐或氨胁迫下,日本沼虾肝胰腺新陈代谢的变化。经亚硝酸盐(0.5 mg·L~(-1),以N计)胁迫2 d后,鉴定到具有显著差异的代谢化合物46个,涉及氨基酸代谢、脂肪酸代谢和甘油磷脂代谢等; p H=9.0时,氨(1.0 mg·L~(-1),以N计,即非离子氨氮为0.378 mg·L~(-1))胁迫后,鉴定出显著差异性代谢化合物52个,涉及三羧酸循环、氨基酸代谢和甘油磷脂等代谢通路。选择p H=9.0氨(1.0 mg·L~(-1))胁迫组对日本沼虾肝胰腺中的三羧酸循环进行定量验证实验,结果显示,日本沼虾肝胰腺中草酰乙酸含量与对照组相比在12 h显著升高,24 h和48 h后则与对照组无显著差异。α-酮戊二酸含量与对照组相比在12 h即有显著增加,24 h含量与对照组相比显著下降,48 h后与对照组相比无明显差异。推测p H=9.0时氨氮(1.0 mg·L~(-1))胁迫12 h即会对三羧酸循环产生影响。     

2种杀虫剂对日本沼虾的急性毒性

研究了毒死蜱和硫丹对日本沼虾(Macrobrachium nipponense)的毒性作用.根据预试验确定2种杀虫剂对日本沼虾的急性毒性试验浓度,测定沼虾24和48 h的半致死浓度p(LC50),在0～48 h的ρ(LC50)值范围内设定6个浓度梯度,对日本沼虾进行24 h胁迫试验以测定耗氧量和排氨量.毒死蜱和硫丹对日本沼虾的24和48 hρ(LC50)分别为5.03、2.01和8.47、4.02 μg·L-1,其安全质量浓度分别为0.096和0.272 μg·L-1,表明日本沼虾对毒死蜱的敏感性明显高于硫丹.随着2种杀虫剂浓度的逐渐升高,日本沼虾的耗氧量和排氨量均呈现下降趋势,表明日本沼虾采用相同的适应方式来抵御2种杀虫剂对其基础代谢的胁迫,表现为被动的忍耐.     

砷与农药草甘膦、敌敌畏对秀丽隐杆线虫的联合毒性

农田常遭受砷和农药污染,这2种污染会产生联合毒性,影响生物体健康。利用野生型秀丽隐杆线虫进行砷、草甘膦和敌敌畏的24h单一毒性和联合毒性实验。结果表明,砷、草甘膦和敌敌畏对秀丽隐杆线虫24h-LC50分别为130.5mg·L-1、18.5mg·L-1、3.3μL·L-1;通过等效毒性相加法实验,发现砷与草甘膦对秀丽隐杆线虫的联合毒性为协同作用,砷与敌敌畏对秀丽隐杆线虫的联合毒性为拮抗作用。     

水生植物微生物强化系统对日本沼虾养殖水体的生物净化

通过在池塘水体中栽种以轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)为主的水生植物,并添加活菌含量>108 g-1的复合微生物制剂,构建了水生植物-微生物强化系统,研究该系统对日本沼虾(Macrobrachium nipponense)养殖水体的生物净化效果。结果表明,试验40 d时,所添加的1.0 mg.L-1活性微生物可充分依赖水体中水生植物的巨大表面积而形成固定化的生物膜,使得植物区及相邻水体中细菌和真菌数量提高25%～69%,强化水体的净化功能。水生植物-微生物强化系统可通过相互的协同作用,提高对氮、磷和有机物等的利用能力,在促进自身生长的同时,可大幅降低水体中NH4+-N、NO2--N、NO3--N、TP、PO43--P含量,抑制TN、高锰酸盐指数的快速升高,提高水体中溶解氧,竞争藻类生长的资源,使得水体中藻类的丰度有所下降,pH也趋于稳定。研究表明,水生植物-微生物强化系统是一种良好的日本沼虾养殖水体生物净化系统,当水体中添加的微生物质量浓度为1.0 mg.L-1时,适宜的水生植物覆盖率为40%。     

日本沼虾三种细胞器在精子发生过程中变化的研究

应用透射电镜技术,研究了日本沼虾在精子发生过程中线粒体、溶酶体及内质网的变化．从精原细胞到精子,生精细胞内线粒体数量逐渐增多,结构渐趋复杂化,并形成衍生物,参与精子顶体的形成．溶酶体从初级溶酶体逐渐形成次级溶酶体,其中包括包裹溶酶体及溶噬体;部分溶酶体构成精子顶体的一部分．精子发生的全过程中,未见典型的粗面内质网（ＲＥＲ）,仅见泡状粗面内质网（ＶＲＥＲ）;滑面内质网只在精原细胞期出现．支持细胞的作用包括两个方面：一为支持作用,使生精细胞有一个适宜的发育场所;二为营养作用,为生精细胞的发育提供足够的物质和能量．     

汞、砷复合污染对水稻生长及吸收汞、砷的影响

在温室条件下,采用水培方法研究汞、砷复合污染对水稻的生长及对汞、砷吸收的影响.实验结果表明:1)汞、砷复合污染可以显著地降低水稻生物量,汞、砷具有显著的交互作用.2)营养液中汞浓度大于0.5mg·L-1时,可显著降低水稻光合速率、二氧化碳气孔导度、蒸腾速率(p<0.001),而砷的影响不显著.3)随营养液中汞浓度的增加,水稻根部和地上部汞含量显著增加,砷对水稻吸收汞的影响不显著,二者无交互作用.随营养液中砷浓度的增加,砷在水稻根部和地上部的累积显著提高,营养液中的汞显著抑制了水稻根部对砷的吸收,二者表现为拮抗作用;而汞对砷在水稻地上部累积的影响则较复杂,随着汞浓度由0.5mg·L-1增加到1.5mg·L-1,水稻地上部砷含量表现出先降低再升高的趋势.     

硫酸铜和马度米星铵联合暴露对鲫鱼的毒性和效应标记物研究

为探究硫酸铜和马度米星铵对水产动物的生态毒性,本研究以鲫鱼为模型,从急性毒性、亚急性毒性和遗传毒性3个方面研究硫酸铜和马度米星铵单一与联合暴露对鲫鱼的毒性效应.结果 表明,硫酸铜对鲫鱼96 h的半数致死浓度(50％ lethal concentration,LC50)为3.6 mg·L-1,硫酸铜和马度米星铵联合暴露时...     

Assessment of individual and combined toxicities of three heavy metals (Cu,Cd and Hg) by using Tigriopus fulvus

The toxicities of copper, cadmium, and mercury ions and their binary and ternary mixtures were studied using the copepods Tigriopus fulvus. The LC50 values measured after 48 h exposure to single metal solutions revealed a toxicities rank as follows: CdT. fulvus. The combined effect of the metals was found to be antagonistic for Cu?Cd, Hg?Cd, and Cu?Cd?Hg, additive for Hg?Cu.     

微囊藻毒素诱导细胞氧化胁迫的研究进展(Progress in Oxidative Stress on Cell Induced by Microcystin)

微囊藻毒素对生物机体具有强烈的毒性.近几年的研究表明,微囊藻毒素能够诱导细胞产生氧化胁迫,这可能是微囊藻毒素的致毒机理的一个重要方面.在总结国内外相关研究基础上,论文从微囊藻毒素诱导细胞氧化损伤以及影响其抗氧化防御系统两个方面综述了微囊藻毒素诱导细胞氧化应激的研究进展.     

阿维菌素对中华绒螯蟹肝胰腺氧化胁迫效应和组织结构的影响

采用半静态染毒法,研究不同浓度(1.6、8.0、16.0μg·L-1)阿维菌素在胁迫中华绒螯蟹12、24、48、96 h时肝胰腺超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)积累量等氧化胁迫相关指标的变化;并在胁迫60 d时,记录各实验组和对照组中华绒螯蟹肝胰腺颜色的变化并进行组织病理观察。3个阿维菌素浓度组为实验组,空白组和溶剂组为对照组。结果表明在整个实验过程中空白组和溶剂组各个时间点各项指标之间无显著差异(P>0.05);低浓度(1.6μg·L-1)组SOD和CAT活力变化不显著(P>0.05);中浓度(8.0μg·L-1)组SOD和CAT活力变化趋势一致,持续被诱导,SOD活力在24 h以后显著高于空白组(P<0.01),CAT活力在48 h以后显著高于空白组(P<0.01);高浓度(16.0μg·L-1)组SOD和CAT活力在12 h~24 h之间变化趋势一致,表现为显著升高(P<0.05),但是在48 h之后,SOD活力显著下降(P<0.05);96 h时,高浓度组SOD活力显著低于空白组(P<0.01),而CAT活力显著高于空白组(P<0.01);在整个实验过程中各实验组MDA积累量逐渐增加,高浓度组氧化胁迫指标的变化幅度大于低浓度组。胁迫60 d时,取样观察可见对照组中华绒螯蟹肝胰腺正常,各实验组中华绒螯蟹肝胰腺发生了不同程度的病变,肝胰腺颜色由最开始的橘黄色变成了淡黄色、黄白色甚至白色,高、中、低各浓度组肝胰腺白化所占的比例分别是66.6%、57.1%和25.0%。组织病理分析显示,淡黄色肝胰腺的病理变化主要是B细胞数量减少,肝胰腺上皮细胞部分肿大并出现空泡;黄白肝病理观察可见肝胰腺上皮细胞中空泡数量增多,体积增大,且空泡内出现内容物,细胞核固缩;白肝的病理表现主要是基膜增厚,上皮细胞大量脱落,散落在管腔中,空泡数量进一步增多,肝胰腺的生理功能受损。由此得出,阿维菌素会对中华绒螯蟹肝胰腺造成氧化胁迫和组织损伤,且阿维菌素和对肝胰腺的氧化胁迫效应和组织结构损伤程度有一定的剂量-效应关系。     

全氟辛烷磺酸钾(PFOS)和纳米氧化锌(Nano-ZnO)单独与联合暴露对斑马鱼胚胎的氧化损伤和细胞凋亡的影响

探讨全氟辛烷磺酸钾(PFOS)和纳米氧化锌(Nano-Zn O)复合暴露对斑马鱼机体氧化损伤和细胞凋亡的影响。将斑马鱼胚胎暴露于PFOS(0、0.4、0.8和1.6 mg·L-1)、Nano-Zn O(0、12.5、25和50 mg·L-1)、PFOS+Nano-Zn O(0、0.4+12.5、0.8+25和1.6+50 mg·L-1)溶液中6天后,检测相关的酶活性变化(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(Gpx)、脂质过氧化物(MDA)、半胱氨酸蛋白酶(Caspase-3和Caspase-9)和与细胞凋亡相关基因(Bax,p53和Bcl-2)表达情况。结果表明:PFOS和Nano-Zn O单独与复合暴露均可造成斑马鱼胚胎的氧化损伤和细胞凋亡,但复合暴露组的氧化损伤和细胞凋亡程度明显大于单独暴露组。在PFOS和Nano-Zn O单独和复合暴露组中,随着处理浓度的升高,SOD、Gpx、Caspase-3和Caspase-9酶的活性显著升高。而CAT酶活性随着处理浓度的升高抑制作用显著。PFOS与Nano-Zn O复合暴露组与单独暴露组相比,Bax和p53表达显著上调,而Bcl-2表达显著下调。因此,在实验浓度范围内,等毒性配比1:1条件下,推测NanoZn O可以增强PFOS对斑马鱼胚胎的氧化损伤和细胞凋亡毒性。     

两种除草剂对蚯蚓的急性毒性及氧化胁迫效应

为评价两种常用除草剂草甘膦和精喹禾灵对土壤动物的影响,以赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)为受试生物,采用滤纸接触法和人工土壤法测定了两种除草剂的急性毒性效应。并通过人工土壤染毒法研究了两种除草剂对蚯蚓体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明,滤纸法染毒48 h,草甘膦和精喹禾灵对蚯蚓为低毒级,其LC50值分别为546.4和638.7μg·cm-2;人工土壤法染毒14 d,草甘膦和精喹禾灵对蚯蚓的LC50值分别为321.4和392.3 mg·kg-1,属低毒级。氧化胁迫试验结果表明,较低浓度草甘膦(≤4 mg·kg-1)和精喹禾灵(≤10 mg·kg-1)对蚯蚓体内抗氧化酶活性影响不显著,而40和80 mg·kg-1草甘膦在暴露7 d内对SOD、CAT和POD活性影响显著,表现为SOD活性显著提高,CAT和POD活性分别呈现降低-提高和提高-降低的变化趋势。暴露7 d内,100 mg·kg-1精喹禾灵对蚯蚓SOD活性表现为先刺激后抑制的变化趋势,CAT和POD活性显著提高。和对照相比,草甘膦污染土壤中蚯蚓体内MDA含量变化不显著,而高浓度精喹禾灵(100 mg·kg-1)污染土壤中,第7和14天时蚯蚓体内MDA含量显著提高。暴露14 d后,草甘膦和精喹禾灵对蚯蚓的氧化胁迫基本消失,说明供试浓度范围内草甘膦和精喹禾灵不会对蚯蚓造成严重的氧化损伤。与急性毒性结果相比,氧化胁迫效应更为敏感,可作为该两种除草剂对土壤生态影响早期预警中的生物标志物。     

2种经典模型对抗生素与重金属锌的蛋白核小球藻时间依赖联合毒性作用的评估比较

污染物在环境中普遍以混合物的形式存在,其累积毒性与毒性相互作用具有潜在的环境风险。因此,本研究以水环境中普遍存在的氨基糖苷类抗生素(硫酸链霉素、硫酸安普霉素和双氢链霉素)和重金属锌(Zn)为目标污染物,以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa,C. pyrenoidosa)为指示生物,应用直接均分射线法设计3种抗生素与Zn的3个二元混合物体系,应用时间毒性微板分析法系统测定3种抗生素和重金属Zn及其二元混合物射线的时间-浓度-毒性数据,以浓度加和(concentration addition,CA)与独立作用(independent action,IA)为标准加和参考模型,分析混合物毒性相互作用及其随时间变化规律。结果表明,随着暴露时间延长,3种抗生素和重金属Zn对C. pyrenoidosa的毒性逐渐增强; 2种模型对3个二元混合物体系的毒性相互作用评估基本一致,即在低浓度区域始终呈现加和作用,而在高浓度区域随暴露时间延长由协同作用逐渐转变为加和作用;而对于同一混合物体系,CA和IA模型预测毒性之间的差距随着浓度增加而增加,且IA预测曲线始终位于CA预测曲线上方,显示了IA模型在评估具有相异组分混合物的毒性时较CA模型接近实际观测值。     

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...