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近年来,有关海洋动物对食物相金属的生物累积(食物链传递)及其毒性效应已成为生态毒理学的一个重要研究方向。本研究以我国海水养殖业中占有重要经济地位的皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai lno)为研究对象,以细基江蓠繁枝变体(Gracilaria tenuistipitata var.liui)为饵料,进行8周的水相和食物相Cu和Zn的暴露,通过分析CI值、金属累积、亚细胞分布以及金属硫蛋白(MT)浓度等指标的变化,研究皱纹盘鲍对水相和食物相Cu和Zn的生物累积及其响应,探讨其对水相和食物相Cu和Zn的累积模式、水相和食物相暴露的相对重要性以及可能的解毒途径和毒性机理。本研究还可为皱纹盘鲍的健康养殖以及食品安全评估提供理论依据。
研究的主要结果如下:
(1)8周的水相和食物相暴露过程中,内脏、肌肉和组织(总)Cu、Zn含量的变化表明,皱纹盘鲍对Cu和Zn的累积特征明显不同。在本实验条件下,皱纹盘鲍对Cu呈现逐步累积趋势,对Zn则快速累积而后迅速下降。同时,皱纹盘鲍内脏和肌肉中Cu、Zn的来源也不相同。肌肉中的Cu主要来源于水相暴露,水相和食物相暴露同为内脏Cu的重要来源;与Cu不同,水相和食物相暴露均为内脏和肌肉Zn的重要来源。此外,内脏是Zn的主要贮存库,而肌肉和内脏均为Cu的重要贮存部位。
(2)经过8周的暴露,无论是水相还是食物相Cu的暴露,均引起了皱纹盘鲍体内Cu亚细胞组分的重新分配。暴露前,细胞器(Organelles)组分是内脏和肌肉中Cu的主要储存库。暴露后,内脏中的类金属硫蛋白(MTLP)含量迅速增加,取代细胞器成为Cu的主要储存库;在肌肉中,除了类金属硫蛋白含量明显增加外,富金属矿体(MRG)组分含量在水相暴露和高金属饵料Cu暴露组也显著上升。与Cu不同,暴露前后,各实验组皱纹盘鲍内脏和肌肉Zn的亚细胞分布均没有发生明显的变化,内脏中Zn主要分布在细胞碎片(Cellular debris)和类金属硫蛋白(MTLP)组分中,而肌肉的Zn主要贮存在细胞碎片和富金属矿体组分。
(3)在本研究中,金属Cu和Zn的暴露都不同程度诱导皱纹盘鲍组织内金属硫蛋白(MT)的合成,且内脏中MT的浓度明显高于肌肉。相关性分析表明,皱纹盘鲍内脏和肌肉的Cu含量与其MT浓度呈显著正相关。
(4)水相和食物相暴露前后组织内Cu和Zn的含量、亚细胞分布以及MT含量的变化特征显示,皱纹盘鲍对金属Cu和Zn具有不同的解毒机制。皱纹盘鲍对金属Cu的主要解毒机制就是将体内过多的Cu转移并累积在生物解毒组分BDM(MTLP+MRG)中,与Cu不同,皱纹盘鲍对金属Zn的主要解毒机制是将体内多余的Zn排出体外。
(5)动力学模型以及生物浓缩因子(BCF)和食物链传递因子(TTF)的分析表明,在自然环境下,食物相和水相暴露均是皱纹盘鲍累积Zn的重要途径,其中食物相暴露相对更为重要(>50%);而对于Cu而言,水相暴露是皱纹盘鲍累积金属Cu的主要途径。