钙对草鱼镉富集的拮抗作用研究

【摘要】：镉(Cd)是生物体中非必需的金属元素,且很难被生物利用或降解,易蓄积在生物体中造成毒害作用。与镉相反,钙(Ca)是生物体的必需元素,是维持生物体结构和功能的重要组成部分。机体若是缺乏Ca会引发一系列生理功能出现紊乱导致疾病发生。研究表明,镉能通过影响钙的代谢而产生毒性,而钙对镉的毒性也有一定拮抗作用。目前,对于钙、镉的单独金属作用目前人们已经有了较为全面的了解,但多种金属的联合作用机制还有待进一步的研究。本实验旨在研究低浓度镉(0.01mg/L)污染水体中钙对草鱼组织镉富集能力的影响,从而为养殖水体重金属污染的综合防治提供参考。实验设置不同钙浓度(0,30和90 mg/L)三组,每组设三个平行,实验周期一个月,未出现任何死亡状况。之后,测定草鱼的生长、组织(血液,鳃,全肠,肝脏,肾脏和肌肉)Cd含量、血浆离子浓度(Na~+、K~+、Cl~-)、肝脏和肌肉中的抗氧化酶(过氧化物酶,POD;过氧化氢酶,CAT;总超氧化物歧化酶,T-SOD;丙二醛,MDA)活性、鳃上Na~+/K~+-ATP酶、Ca~(2+)-ATP酶以及鳃上Na~+/K~+-ATPase基因和Ca~(2+)-ATPase基因的表达水平。结果显示如下:1.在Cd微污染水体中添加不同浓度的Ca对草鱼的生长并无明显的影响。不同Ca浓度下草鱼不同组织中Cd富集程度均为肠鳃肾脏肝脏,肌肉和血液中Cd浓度极低。且随着Ca浓度的增加,鳃、肾脏和肝脏中Cd富集量呈现明显的下降趋势(p0.05)。2.Ca能显著降低Cd微污染水体中草鱼血浆离子(Na~+、K~+、Cl~-)浓度,对照组中血浆离子浓度显著高于钙镉联合作用下的实验组(p0.05),低钙组和高钙组间Na~+和Cl~-浓度并无差异(p0.05),但高钙组中K~+浓度显著高于低钙组(p0.01)。3.添加不同浓度的Ca对微Cd污染水体中草鱼肌肉POD并无影响(p0.05);肝脏POD高钙组显著高于对照组和低钙组(p0.01)。肌肉T-SOD活性高钙组显著其它组(p0.05);肝脏T-SOD高钙组显著高于对照组,低钙组反之(p0.01)。肌肉CAT活性随水体Ca浓度增加而显著下降(p0.05);低钙组肝脏CAT活性显著高于其他组(p0.01)。Ca的添加能显著减低肌肉MDA含量(p0.01),肝脏中MDA含量高钙组显著高于低钙组和对照组(p0.01)。4.鳃上Na~+/K~+-ATPase和Ca~(2+)-ATPase活性变化在各组间的差异变化均及其显著(p0.01)且变化趋势一致,活性大小均为低钙组最高,对照组次之,高钙组最低。不过,对照组和低钙组间差异虽明显,但活性大小差值并未超过0.8μmolPi/prot/h,而与高钙组之间的差值却将近2μmolPi/prot/h,表明在Cd浓度0.01mg/L的水体中添加30mg/L Ca能一定程度上增加鳃上ATPase的活性(p0.01),但添加90mg/L Ca却能很大程度的抑制ATPase的活性(p0.01)。5.鳃上Na~+/K~+-ATPase和Ca~(2+)-ATPase mRNA基因的表达量与其对应的ATPase活性大小不一致,但两者的最高值都出现在低钙组中。高钙组ATPase活性显著低于对照组(p0.01),但mRNA表达量却只是略高于对照组,且差异并不显著(p0.05)。此结果再次证明通过在微Cd污染水体中加入30mg/L Ca能有效增强ATPase的活性并能在基因水平上增加其mRNA的表达量,但若Ca加入过量(90mg/L),ATPase的活性反而降低,基因表达量也受到抑制。