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四角蛤蜊Mactra veneriformis对镉、汞胁迫响应机制的基础研究

房燕  
【摘要】: 针对目前我国近岸水域重金属污染的特点和主要经济贝类资源衰退的现象,选择典型的埋栖型贝类四角蛤蜊Mactra veneriformis作为实验生物,探讨了其对镉(Cd)、汞(Hg)胁迫的响应机制。首次克隆了四角蛤蜊防御成分金属硫蛋白(MT)、超氧化物歧化酶(SOD)和溶菌酶(LYZ)基因的全长cDNA序列,进而在mRNA和蛋白水平,较为系统地研究了MT、SOD和LYZ对Cd、Hg胁迫以及Cd、Hg、弧菌复合胁迫的响应。并且评价了镉(Cd)、汞(Hg)的遗传毒性。主要研究结果如下: 1. MvMT、MvSOD和MvLYZ的cDNA序列全长分别为830、689、808bp,开放阅读框含有177、477、582bp,分别编码59、159、194个氨基酸。推测的MvMT氨基酸序列中,半胱氨酸含量高达30.5%,不含组氨酸和芳香族氨基酸,存在无脊椎动物和软体动物MT的保守序列模式。推测的MvSOD氨基酸序列中存在两个Cu-Zn SOD签名序列,且保守存在Cu结合必需氨基酸(His-51,-53,-68和-125)和Zn结合必需氨基酸(His-68,-76,-85和Asp-88)。推测的MvLYZ氨基酸序列中存在19个氨基酸组成的信号肽,具有I型LYZ高度保守的2个活性位点(Glu89和Ser105),且活性位点附近存在I型LYZ特有的一段保守序列。BLASTP分析发现,推测的MvMT、MvSOD和MvLYZ氨基酸序列与其它贝类的相应序列具有较高的同源性。 2. Cd(50、100、200μg/L)、Hg(10、20、40μg/L)胁迫四角蛤蜊21天,消化腺、鳃和外套膜中MvMT和MvSOD基因的表达量显著变化以响应Cd、Hg胁迫,并且响应具有组织差异性。Cd胁迫下,消化腺MvMT和MvSOD基因表达量和胁迫浓度呈现剂量-效应关系;MT蛋白含量与胁迫浓度呈现剂量-效应关系,与胁迫时间也有较好的正相关性;SOD酶活性在胁迫初期显著升高,之后下降,末期恢复至对照水平。Hg胁迫下,消化腺MvMT和MvSOD基因表达量和胁迫浓度在胁迫前7天呈现剂量-效应关系;MT蛋白含量显著升高;SOD活性显著变化。上述结果表明,MT和SOD联合作用维持细胞代谢稳态,抵抗Cd、Hg胁迫。四角蛤蜊MT和SOD基因的表达量具有作为监测水域Cd、Hg污染生物标志物的潜力。 3. 200μg/LCd+20μg/LHg、1.2×1010CFU/LMM21、200μg/LCd+20μg/L Hg+1.2×1010CFU/L MM21胁迫四角蛤蜊7天,消化腺MvMT、MvSOD和MvLYZ基因表达量显著变化。重金属和弧菌复合胁迫组基因表达量的变化,并不是单一胁迫下基因表达量变化的简单叠加,表明复合胁迫下,机体对此三个基因表达的调控更为复杂。结合该组四角蛤蜊高的死亡率,推测复合胁迫对四角蛤蜊产生了更为严重的影响,可能降低了生物体的生理机能。 4. 50μg/L Cd、100μg/L Cd和200μg/L Cd胁迫14天不能造成四角蛤蜊血细胞DNA损伤。10μg/L Hg、20μg/L Hg和40μg/L Hg胁迫均能明显损伤血细胞DNA,并且DNA损伤程度分别与Hg胁迫时间、胁迫浓度具有一定正相关性。200μg/L Cd+20μg/L Hg复合胁迫组,四角蛤蜊血细胞DNA损伤程度随胁迫时间延长而增加,并且大于Hg胁迫组。上述结果表明对于四角蛤蜊而言,Hg潜在的遗传毒性大于Cd;Cd和Hg对DNA的损伤具有协同作用。


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