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近年来,我国海域环境污染日益加重,严重威胁着海洋生物生存和海洋生态环境的安全。重金属污染具有持续时间长,生物不可降解性和相对稳定性等特点,而多环芳烃(Polycycliearomatichydrocarbon,PAHs)作为石油烃的组成成分,具有致癌、致畸和致突变作用,其中苯并[α]芘(Benzo[α]ppyrene,B[α]P)是致癌性最强的PAHs。这两种污染物对海洋生物不仅具有单一毒性,而且往往发生交互作用,产生复合污染。但关于重金属-PAHs复合污染物对海洋生物危害的研究甚少。本论文选择埋栖型生活方式的菲律宾蛤仔(Ruditapesphilippinarum)作为研究对象,研究了菲律宾蛤仔在Cd2+-B[α]P复合污染胁迫下的急性毒性、累积规律、解毒代谢指标和基因表达变化,初步探讨了重金属.PAHs复合污染对双壳贝类的毒性机制,得到了如下结果:
1、Cd2+-B[α]P单一和复合污染对菲律宾蛤仔急性毒性效应的研究
本实验研究了Cd2+-B[a]P复合污染对菲律宾蛤仔的急性毒性。结果表明,Cd2+对菲律宾蛤仔24、48、72、96hLC50分别为119.23、50.41、24.12、14.68mg/L,B[α]P对菲律宾蛤仔单一染毒的LC50＞10mg/L,Cd2+-B[a]P对菲律宾蛤仔的联合急性毒性24h时表现为拮抗作用,48-96h表现为协同作用。由此可见,菲律宾蛤仔在Cd2+-B[a]P复合胁迫下急性毒性效应明显,且复合污染效应与污染物组成、浓度和作用时间等因素有关。
2、Cd2+-B[a]P单一和复合污染下菲律宾蛤仔吸收累积效应的研究
本实验研究了Cd2+、B[a]P单一和Cd2+-B[n]P复合污染下,菲律宾蛤仔鳃、消化盲囊、闭壳肌和软体部中Cd2+和B[α]P浓度变化规律。结果显示,Cd2+单一染毒和Cd2+-B[α]P复合染毒下,菲律宾蛤仔鳃、消化盲囊、软体部Cd2+浓度显著升高(P＜0.05),并且复合污染组Cd2+含量显著高于单一污染组(P＜0.05),而对照组与B[a]P单一污染组Cd2+含量无显著变化(P＞0.05)。B[α]P单一和Cd2+-B[α]P复合暴露下,各染毒组菲律宾蛤仔鳃、消化盲囊、软体部B[α]P浓度显著升高(P＜0.05),且复合污染组B[α]P含量显著高于单一污染组(P＜0.05),而对照组与Cd2+单一污染组B[α]P含量无显著变化(P＞0.05)。实验期间消化盲囊中污染物含量显著高于鳃,而闭壳肌无显著变化(P＞0.05)。由此说明,菲律宾蛤仔对环境中的Cd2+和B[α]P具有很强的富集能力,且复合污染加强了这种富集能力。
3、Cd2+-B[α]P单一和复合污染对菲律宾蛤仔组织解毒代谢指标的影晌
本实验研究了Cd2+-B[α]P复合污染对菲律宾蛤仔鳃、消化盲囊解毒代谢指标活力的影响。结果表明,Cd2+单一污染组与Cd2+-B[α]P复合污染组金属硫蛋白(metallothionein,MT)含量在12d内呈峰值变化,分别于1d、3d达到最大值,12d后趋于稳定,显著高于对照组水平(P＜0.05)。并且在相同Cd2+染毒浓度时,复合污染组MT含量显著低于单一染毒组(P＜0.05)。B[α]P单一污染组与Cd2+-B[α]P复合污染组芳烃羟化酶(arylhydrocarbonhydroxylase,AHH)活性在6d内呈先升高后下降变化,分别于1d、3d达到最大值,6d后趋于稳定,显著高于对照组水平(P＜0.05)。并且在相同B[α]P染毒浓度时,复合污染组AHH活性显著低于单一染毒组(P＜0.05)。单一染毒组组织谷胱甘肽(glutathione,GSH)含量在12d内呈峰值变化,分别于1d、3d达到最大值,12d后保持稳定,表现为恢复至对照组水平(P＞0.05)或被诱导(P＜0.05);复合污染处理组组织GSH含量除Cd+B[α]P(15μg/L+0.01μg/L)处理组在3d内呈峰值变化外,其它处理组均呈逐渐下降趋势,均于12d后稳定,被显著抑制(P＜0.05)。各染毒处理组组织谷胱甘肽硫转移酶(glutathioneS-transferase,GST)和超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)活力在12d内呈峰值变化,分别于1d、3d达到最大值,12d后各处理组GST、SOD活力趋于稳定,GST活力与对照组无明显差异(P＞0.05),SOD活力明显高于对照组水平(P＜0.05),而且复合污染对GSH含量、GST和SOD活力抑制、诱导程度显著大于单一污染(P＜0.05)。各指标对照组均无显著变化(P＞0.05)。由此可见,菲律宾蛤仔在Cd2+-B[α]P复合胁迫下解毒代谢各指标活力变化表现出明显的时间、剂量效应性,产生明显的复合污染毒性效应。
4、Cd2+-B[α]P单一和复合污染对菲律宾蛤仔组织解毒代谢酶基因表达的影响
本实验研究了Cd2+-B[α]P复合污染对菲律宾蛤仔鳃、消化盲囊GST-pi和Cu,Zn-SOD基因表达的影响。结果表明,各染毒组GST-pi基因表达在6d内呈峰值变化,分别于1d或3d达到最大值,之后逐渐下降,6d后恢复至对照组水平(P＞0.05),同时在6d内复合污染GST-pimRNA的表达诱导程度显著大于单一污染(P＜0.05)。各染毒组Cu,Zn-SOD基因表达在6d内呈峰值变化,分别于1d或3d达到最大值,6-21d保持稳定,但仍明显高于对照组水平(P＜0.05)。同时复合污染组的诱导程度显著大于单一污染组(P＜0.05)。由此说明,GST-pi和Cu,Zn-SOD基因表达量与酶活力的变化规律基本一致,说明Cd2+和B[α]P复合污染胁迫下菲律宾蛤仔对GST和SOD功能的调控是通过转录水平进行的,同时还说明生物转化酶和抗氧化酶在解毒过程中的重要性和密不可分的关系。