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水体中的重金属镉和锌对鲫鱼金属硫蛋白的诱导

周彦锋  
【摘要】: 金属硫蛋白(metallothionein,MT)是一类相对低分子质量(6~7kDa)、富含半胱氨酸、能够结合金属的蛋白或多肽。水体中的重金属可以诱导鱼体内金属硫蛋白的表达。本研究以鲫鱼(Carassius auratus)为试验材料,通过体外静态染毒,采用血红蛋白饱和分析法,研究了在一定环境条件下,经不同浓度重金属镉和锌的连续暴露后,鲫鱼肝脏、肾脏、鳃丝和肌肉中MT含量的动态变化,为建立以金属硫蛋白作为评判淡水生态系统中重金属镉和锌污染的生物标志物提供理论依据。研究结果表明: 1.平均体长为16.32±0.63cm,平均体重为320.6±6.19g的鲫鱼不同组织中的MT本底值存在着显著差异(P<0.05),含量顺序为肝脏>肾脏>鳃丝>肌肉,鳃丝、肌肉、肝脏和肾脏中MT含量范围分别为1.506~2.014、1.367~1.868、3.018~4.169和2.582~3.602μg·g~(-1)。在相同试验条件下,受试鲫鱼组织中的MT本底值稳定在同一水平,差异不显著(P>0.05);水温16.5±1℃和26±1℃时鲫鱼同一组织中MT含量差异显著(P<0.01),但组织间MT含量顺序不变。 2.在水温为16.5±1℃时,与对照组相比,在0.005、0.05、0.10、0.25和0.5 mg·L~(-1)浓度下镉胁迫对鲫鱼4种组织中MT的表达产生了诱导作用。鲫鱼的4种组织在12h内MT的增加量与镉的浓度表现出一定的剂量.效应关系其中肝脏MT的诱导量最大,变化规律也最明显。鲫鱼各组织中MT含量的总体变化趋势较为一致,均为先升高后略微下降并趋于稳定,其中鲫鱼鳃丝、肝脏和肾脏三种组织中MT的含量在12h时达到峰值,随后略有下降并趋于稳定,而肌肉中的MT含量在12h时没有出现峰值,其随着作用时间的延长逐渐到达峰值。试验水温为26.5±1℃时,在其它试验条件不变的情况下,鲫鱼组织中MT的合成表达表现出相同的规律,但此时鲫鱼组织中MT诱导的峰值比16.5±1℃时鲫鱼组织中MT的峰值高,二者差异显著(P<0.01),表明温度的升高可以增强重金属镉对鲫鱼组织中MT的诱导。 3.水温为26±1℃时,与对照组相比,在0.1、0.5、1.0和10 mg·L~(-1)浓度下锌的胁迫对鲫鱼4种组织中MT的表达产生了诱导作用,但低剂量锌诱导效果不明显,高剂量的锌可以诱导鲫鱼组织中MT的大量合成。鲫鱼的4种组织在24h内MT的增加量与锌的浓度表现出一定的剂量-效应关系,其中肾脏MT的诱导量最大,变化规律也最明显。鲫鱼的4种组织中MT含量的总体变化趋势与重金属镉诱导规律较为一致,均为先升高后略微下降并趋于稳定,但组织中MT含量峰值的出现时间推迟到了染毒后的24h。试验结果显示锌对鲫鱼组织中MT含量的诱导能力弱于镉的诱导能力。 4.环境中锌的存在可以加强重金属镉对鲫鱼组织中MT的诱导能力。试验结果表明,暴露在不同镉、锌浓度比的染毒液中,鲫鱼肝脏和肾脏组织中MT含量的总体变化趋势较为一致,均呈先升高后降低然后再升高的趋势,肝脏中MT在12h时增加速率最大,而肾脏中MT在6h时增加速率最快。鲫鱼组织肝脏和肾脏MT在12h内的增加量、12-48h内MT的减少量和48-96hMT的增加量都与镉的浓度表现出一定的剂量-效应关系,12h时鲫鱼组织中MT含量达到高峰,表明水体中的镉、锌联合可诱导鲫鱼组织中MT的合成与表达,且主要诱导时间在12h之内。鲫鱼组织肝脏和肾脏中MT含量均高于单独暴露于镉和锌时组织中MT的含量(P<0.01)。在锌浓度一定的条件下,随着镉浓度的逐渐增加,肝脏和肾脏组织中MT含量也逐渐升高,呈现出一定剂量-效应关系。 研究结果显示,在一定的试验条件下,鲫鱼鱼体组织中的MT,尤其是肝脏和肾脏中的MT含量可以作为指示水体中重金属镉、锌过度暴露的生物标志物。


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