如今，海洋重金属污染已是最严峻的环境问题之一，会对海洋生态系统乃至人类造成巨大的危害，其中汞和镉是最有代表性的重金属，两者即使在低剂量下也会对海洋生物产生较高的毒性效应，而且会在生物体内累积并在食物链传递过程中有生物放大现象，最终威胁人类健康和生命安全。海洋桡足类日本虎斑猛水蚤（Tigriopusjaponicus），因其广泛的地理分布、相对短的世代周期、高的繁殖力、易于区分的雌雄形态及在海洋环境中重要的生态位等，已成为海洋生态毒理学研究的重要模式生物。因此本论文选取日本虎斑猛水蚤作为受试生物，研究长期多个世代暴露和恢复下汞或镉在该桡足类体内的累积状况及其对该动物6个重要生活参数（如存活率、无节幼体发育时间、世代发育时间、10d产卵批次、平均产卵数和10 d繁殖力）的影响，同时利用定量蛋白质组学手段来研究汞或镉暴露引起的蛋白质组差异，揭示汞或镉对桡足类的毒性作用机理以及该动物对两者的可能抵抗机制。主要的研究结果如下:　　1)汞、镉胁迫均引起金属在桡足类体内显著累积，金属含量与暴露浓度呈剂量依赖关系，此外，累积效应还随暴露世代数的增加而加剧;　　2)多世代连续暴露下，汞对日本虎斑猛水蚤的繁殖有明显的抑制，该效应随暴露液的汞浓度而加剧，且在一定时间范围内随着暴露世代数的增加而增加。镉对日本虎斑猛水蚤有明显的发育延迟及繁殖抑制作用，该两种效应均与镉的暴露浓度呈剂量相关，而且随着暴露世代数的增加而加剧。汞、镉对日本虎斑猛水蚤发育、繁殖的累积损伤效应可能是由于生物体内金属不断累积的结果;　　3)多世代汞连续暴露后在干净海水中恢复培养时，日本虎斑猛水蚤体内的汞含量有所降低但仍有积累，而且呈现剂量依赖性;与此同时，6个生活史参数均迅速恢复正常。在镉暴露后的两世代恢复培养中，日本虎斑猛水蚤体内镉的含量在第一恢复世代迅速降低但仍保持一定剂量依赖性，同时，6个生活史参数在低浓度组已完全恢复;第二恢复世代体内的镉被完全清除，生活史参数也全部恢复到正常水平。综上，这种金属抗性的迅速获得但又快速失去可能是由于生物存在生理驯化作用造成的，也就是表型可塑性;　　4)汞的多世代毒性会显著抑制日本虎斑猛水蚤的许多重要细胞过程及通路，如蛋白质翻译、生物分子代谢、核酸合成、细胞周期、卵黄生成、角质层形成等，并在随后更高的组织水平上产生不利影响，如桡足类繁殖力的降低。恢复世代F5中，桡足类体内许多上调表达蛋白质参与补偿机制，如糖类代谢、肌球蛋白重组和应激相关防御途径的增强等;特别是，日本虎斑猛水蚤通过增加非氧依赖性的糖酵解途径，为汞解毒及耐受性获得提高能量预算，同时降低ROS的产生;　　5)镉胁迫引起一些重要蛋白质（如谷胱甘肽还原酶、谷胱甘肽过氧化物酶、丝氨酸羟甲基转移酶和亚甲基四氢叶酸还原酶等）的差异表达，导致含硫化合物谷胱甘肽(GSH)、甲硫氨酸等的增加，进而可能参与桡足类对该金属的解毒（镉与-SH结合产生低毒或无毒物质）。镉还抑制蛋白酶体和糜蛋白酶样蛋白酶的表达，降低对受损或有害蛋白质的水解，从而对桡足类产生毒性作用。尽管如此，日本虎斑猛水蚤可能通过糖酵解及呼吸链过程中相关蛋白（如磷酸丙糖异构酶、果糖-1，6-二磷酸酶1、细胞色素bc1复合物亚基7和ATP合酶亚基b等）的上调表达来增加能量产生，为对抗金属毒性提供更多的能量。