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《浙江大学》 2001年
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混合重金属离子在鲫鱼(Carassius auratus)中的积累机制与分子毒性研究

周新文  
【摘要】: 本论文应用同位素示踪技术、环境生物技术、原子吸收分光光度法、HPLC(高 效液相色谱)色谱分析法和TE(透射电镜)等技术研究了在亚致死浓度下,混合 重金属离子相互作用对Cu、Pb在鲫鱼组织中的吸收、积累的影响和分布规律,同 时,全面系统地研究了混合重金属离子的暴露对鲫鱼产生的生理毒性效应和基因毒 性作用以及对鲫鱼细胞超微结构的损害。通过所获结果,明确了亚致死浓度混合重 金属离子污染对水生生物鲫鱼的毒性效应,确定分子标志物用于指示低水平重金属 离子污染物的暴露,为制定预防性的管理措施提供科学依据,及时避免或减轻混合 重金属离子污染对水生生态系统造成的损害。 混合重金属离子相互作用对其在鲫鱼组织中积累的影响结果表明,混合重金 属离子相互作用对Cu、Pb在鲫鱼组织中的积累的影响与离子的种类、数量及组织 的类型有关。Cu积累受Cd离子影响较大;Pb的积累主要与Zn、Cd以及它们的共 同作用关系密切。随着重金属离子种类数目的增加,相互作用对积累的影响变得显 著。重金属离子混合后使Cu、Pb在鱼鳃中的积累浓度降低,肝脏中的积累浓度升 高。此外,还可增加Cu在鱼脑中的积累,对Cu、Pb在肌肉中的积累都无影响。在 鳃中的积累主要受表面位点竞争作用的主导,而在肝脏中的积累主要与MT的诱导 作用有关。重金属离子相互作用不会改变Cu、Pb在鲫鱼组织中的分布规律,Cu在 鲫鱼组织中的积累顺序为肝脏>鱼鳃>鱼脑>肌肉;Pb积累顺序为肝脏>鱼鳃>肌肉。 本研究首次把表面位点竞争和MT诱导理论统一起来解释重金属离子相互作用影响 其在鱼组织中积累。 混合重金属离子的暴露抑制鲫鱼组织Na、K-ATPase的活性,混合重金属离子 的暴露浓度在0.0773-1.16mg/L范围内,三种组织的Na、K-ATPase活性与暴露 浓度之间呈显著的线性负相关(鱼脑:Y=-0.688X+1.27,F=21.0、鱼鳃:Y=- 0.874X+2.85,F=76.5、肝脏:Y=-0.492X+1.99,F=41.2),且Na、K-ATPase的敏 感性为鱼脑(EC_(50)=0.92mg/L)>鱼鳃(EC_(50)=1.63mg/L)>肝脏(EC_(50)=2.02mg/L)。 混合重金属离子还诱导鲫鱼组织的脂质过氧化,结果表明脂质过氧化作用顺序 随组织和重金属离子而异。鱼鳃组织中的为混合重金属离子<Ph<Zn化u北d;脑组 织中为比<Cd<Zn<混合重金属离子<CU;肝脏组织为 Cd<Zn<Ph<CU<馄合重金属 离子,重金属离子混合后在鱼鳃和鱼脑组织中的脂质过氧化作用减弱,而在肝脏中 的脂质过氧化作用增强。混合重金属离子对鲫鱼组织的脂质过氧化作用顺序为鱼脑 (EC。。二0.067ms/L)>鱼鳃(EC。。=0.21ms/L)>肝脏(EC。。=1.42ms/L)。混合重金 属离子对鲫鱼组织的脂质过氧化作用存在浓度效应和时间效应。暴露浓度在0.00- 0.54ms/L时,三种组织的MDA含量与混合重金属离子暴露浓度间呈指数关系,鱼 鳃的指数方程为Y=e“”’”·”’;#脑的为Y=e-’·”‘”“‘·肝脏的为Y=e-“‘’‘“““’都达 到极显著水平,F值分别为 69.8、33.0和 111.5。暴露浓度为 0.54mg/L,0-7天的 暴露期间,MDA的含量与暴露时间呈线性关系。鱼鳃的线性方程为Y刃.S30Xq.62; 鱼脑的为Y=0.815X+2.11;肝脏的为Y=0.301X+0.892;都达到极显著水平,F值 分别为 237.3、343.4和 136.2。 混合重金属离子对鲫鱼组织的 SOD和 POD同工酶的诱导作用结果表明,组织间 的SOD酶活性的大小顺序为肝脏>鱼鳃)鱼脑,POD酶活性的大小顺序为鱼鳃>肝脏> 鱼脑。在0.000.54mg儿的暴露浓度范围内,SOD和POD酶的活性都随暴露浓度增 高而降低。且肝脏、鱼鳃中的 SOD和 POD与其对应组织中的 MDA含量间呈线性负相 关。同工酶谱的结果表明,SOD酶谱位置1是否有条带出现和亮度的变化以及POD 同工酶谱位置1和2酶带亮度变化(活性高低)可作为混合重金属离子污染胁迫作 用存在的分子指示物。 鱼鳃、鱼脑和肝脏Na、K个TPase的活性被抑制可以用作指示混合重金属离子 污染的暴露,鱼脑、鱼鳃和肝脏中的脂质过氧化作用产物MDA含量升高也可用作分 子指示物,同时,SOD和POD酶的诱导活性增强和酶谱变化都是敏感的分子指示物。 作为分子指示物的敏感性,月质过氧化作用>SOD和POD 酶>Na、K-ATPase。 利用电镜技术对鲫鱼细胞形态学的观察发现,混合重金属离子会使鲫鱼鱼鳃上 表皮细胞的膜出现水肿,线粒体数量减少;对肝脏细胞超微结构的影响主要表现在 脂肪粒减少,胞质浓缩,肝细胞核结构模糊和线粒体内峭结构破坏;对肾脏细胞的 影响主要是减少线粒体的数量。 采用用凝胶电泳技术研究重金属离子对DNA断裂影响的结果表明,Zn、Ph和 V * 混合重金属离子使鲫鱼肝脏DNA链发主断裂,断裂大小顺序为混合重金属离子>Ph> Z
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:X174

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8 李寅凡;鲫鱼(Carassius auratus(Linnaeus)) 游泳行为的初步实验研究[D];上海海洋大学;2011年
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10 程秋根;去皮豆粕和发酵豆粕对鲫鱼生长和非特异性免疫力的影响[D];苏州大学;2008年
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