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四角蛤蜊Mactra veneriformis对镉和汞污染胁迫的生理响应

王晓宇  
【摘要】: 本论文基于对我国沿海重金属污染加剧以及滩涂贝类资源衰退现象的关注,围绕典型滩涂贝类四角蛤蜊生物化学、细胞生物学和免疫学特征开展研究,调查了渤海湾天津近岸海域四角蛤蜊体内重金属含量和分布规律,以及四角蛤蜊对沉积物重金属的富集能力。室内模拟研究了四角蛤蜊对重金属镉和汞的富集能力及同化机制(assimilation mechanism)差异性,四角蛤蜊各组织对镉和汞的解毒机理和负载能力,以及重金属胁迫对四角蛤蜊血细胞结构和功能的损伤效应。研究结果可望为探讨四角蛤蜊受重金属胁迫细胞水平上的响应机制,揭示重金属污染和贝类资源衰退的关系,建立快速可靠的重金属污染生物标志物指标体系,开展生态健康评估和生境修复等提供科学依据。主要研究结果如下: 1.查明了渤海湾天津近岸四角蛤蜊体内和表层沉积物中Cd、Pb、Cu、Zn、Mn、Cr和Ni七种重金属的含量和周年时空分布特征;表层沉积物中Cd具有较强的污染程度和潜在生态风险,四角蛤蜊对重金属元素Cd和Pb具有较高的富集能力,对环境重金属污染具有很好的指示作用。 2.查明了Cd对四角蛤蜊在24h,48h和96h的半致死浓度(LC50)分别为15.96mg/L、5.15mg/L和2.38mg/L,汞的24h,48h和96h LC50分别为3.71mg/L,0.61mg/L和0.21mg/L。镉和汞对四角蛤蜊的安全质量浓度分别为0.0238mg/L和0.0021mg/L。 3.四角蛤蜊软体部对Cd和Hg的富集能力有显著差异。暴露过程中,四角蛤蜊软体部Cd和Hg的增加量分别为0.12-7.7μg/g和0.002-0.024μg/g,富集率分别为0.3-6.2%和0.11-0.68%,吸收率常数分别为0.07-1.10和0.001-0.005。 4.四角蛤蜊受Cd和Hg胁迫后,外套膜、鳃和肝胰腺的金属硫蛋白(MT)含量均在暴露浓度和胁迫时间上都有极显著变化。组织内MT含量的大小关系为:肝胰腺鳃外套膜。肝胰腺可以作为双壳贝类MT重金属污染指示研究的目标组织。四角蛤蜊对Cd和Hg不同的解毒机制,导致组织中MT的表达含量和Cd胁迫显著相关,而与Hg胁迫无显著相关性。 5.四角蛤蜊肝胰腺和鳃中抗氧化系统酶、脂质过氧化产物、酸性磷酸酶(ACP)和碱性磷酸酶(ALP)在不同Cd胁迫浓度和暴露时间下有显著差异。与对照组相比,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)的活力和丙二醛(MDA)含量均随着暴露时间的增加而增加,达到一个峰值,然后减低。而ACP和ALP活力则表现出先被抑制,然后升高的变化趋势。肝胰腺中CAT和GPx活力高于鳃,鳃中SOD和MDA含量高于肝胰腺,这种差异与两种组织不同的解毒机理有关。 6.重金属胁迫能够造成四角蛤蜊血细胞超显微结构的损伤、溶酶体膜稳定性改变、微核和总畸形核生成,各种损伤均表现出明显的浓度依赖效应。2μg/L Hg暴露14天后,血细胞溶酶体膜中性红保持时间(NRR)、微核生成率(MN)和总畸形核生成率(TNA)与对照组相比没有显著差异。相同暴露时间下,25μg/LHg处理组血细胞NRR值低于25μg/L Cd处理组,而MN和TNA值则相反,说明Hg胁迫对四角蛤蜊血细胞溶酶体膜具有较强的损伤作用。研究发现,NRR、MN和TNA三种指标对于衡量重金属污染对四角蛤蜊血细胞的毒性效应有很好的协同检测作用,可望作为有效的生物标志物在环境监测技术中得以应用。


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