氨对脆弱象鼻溞的毒性评估

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脆弱象鼻溞是富营养化水体的优势种之一,随着水体富营养化程度的加剧和蓝藻的降解,水体中氨浓度会随之增加,因此,探究氨对脆弱象鼻溞的毒性尤为必要。本试验通过急性毒性试验、慢性毒性试验和转录组测序分析,了解氨对脆弱象鼻溞生长性能、内部形态变化和抗氧化相关酶活性的影响,并揭示其内在分子机制。试验主要结果如下:(1)确定了氨对脆弱象鼻溞的半致死浓度及不同氨浓度对脆弱象鼻溞生长性能的影响。结果表明:氨对脆弱象鼻溞的24 h LC50、48 h LC50、72 h LC50和96hLC50值分别为 20.59、13.06、5.77 和 3.36mg·L-1。将脆弱象鼻溞在 0、0.22、0.57、1.4 mg·L-1的四个氨浓度梯度下暴露7d后,低氨浓度组(0.22 mg·L-1)和中氨浓度组(0.57mg·L-1)中象鼻溞的种群数量和新生溞的体长均显著高于对照组(0.22mg.L-1 NH3,P<0.05,0.57 mg·L-1 NH3,P<0.01),但高氨浓度组(1.4 mg·L-1)的象鼻溞种群数量与对照组无显著差异。氨胁迫20d后,相比于对照组中象鼻溞的首次繁殖时平均体长(0.321 mm),低氨浓度组体长(0.356mm)和中氨浓度组中的体长(0.390mm)均显著增加(P<0.05),但高氨浓度组中象鼻溞首次繁殖时的体长(0.324mm)无显著变化(P>0.05);同时,不同浓度氨对所有脆弱象鼻溞平均体长和首次繁殖时间并无显著影响。(2)对氨胁迫的不同时间段象鼻溞相关抗氧化酶活(ACP、SOD、CAT、GSH-Px、MDA)值进行测定,结果表明:在6h和12h时不同浓度氨均可诱导脆弱象鼻溞的抗氧化应激反应,而24 h后,脆弱象鼻溞的抗氧化应激反应则被抑制。透射电镜显示低氨和高氨浓度下,脆弱象鼻溞线粒体及粗面内质网等内部结构并没有出现明显损伤,但在低氨浓度下,脆弱象鼻溞的内部核糖体的数量明显有所增多。(3)转录组分析结果显示,氨胁迫下,大量差异基因富集在核糖体、Rap1信号、结核、吞噬体、催产素信号和氧化磷酸化等通路中,其中核糖体通路富集最为显著,表明在氨胁迫下,脆弱象鼻溞主要通过调控核糖体蛋白,催产信号以及提高抗氧化能力等来应对高氨环境。荧光定量检测结果表明与核糖体蛋白结构(RPL10、RPL12、RPL27A、RPL10A和RPL19)和抗氧化应激(SOD、CAT、GSH-Px)相关差异基因的相对表达水平均迅速下调,与转录组分析结果一致。总之,氨对脆弱象鼻溞具有明显的低毒促进效应,即低剂量的氨(NH3<0.57 mg·L-1)能促进脆弱象鼻溞的生长繁殖,这种积极的促进作用是通过刺激核糖体的数量和功能,以及增强脆弱象鼻溞的抗氧化应激能力来实现的,这可能是脆弱象鼻溞适应富营养化水体中的原因之一。
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