棕尾别麻蝇对重金属的反应及适应机制的研究

论文题目: 棕尾别麻蝇对重金属的反应及适应机制的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 农业昆虫与害虫防治

作者: 吴国星

导师: 胡萃,叶恭银

关键词: 棕尾别麻蝇,重金属,积累,排泄,定位,超微结构,血细胞,能量水平,脂质过氧化,金属硫蛋白,蛋白质组,耐性机制

文献来源: 浙江大学

发表年度: 2005

论文摘要: 城市和现代工业的飞速发展带来了许多环境问题,其中重金属污染被越来越多的人们所关注。因重金属不能降解,且能够在生物体内积累并在不同的生物学水平（如种群、个体、组织和细胞）产生不利影响。这些影响涉及到生物的生长发育、寿命、存活和繁殖等方面。在生态系统中,昆虫（如蝇类、蚊子、甲虫和蚂蚁等）在金属的转移和再利用方面起了重要作用,且它们在金属污染的胁迫下已经发展了特殊的适应机制。因此,研究重金属在昆虫体内的累积、代谢及昆虫对重金属的适应是非常有意义的。本论文就棕尾别麻蝇Boettcherisca（Sarcophaga）peregrina（双翅目:麻蝇科）对重金属镉（Cd）和铜（Cu）的积累、反应、内稳态调控和贮存机制作了研究。主要结果概括如下: 1 Cd2+与Cu2+对亲代和子代生长发育和繁殖的影响 棕尾别麻蝇亲代初产幼虫取食含有不同浓度Cd(2+或Cu2+的饲料,发育受到显著影响。如幼虫各龄期和蛹期随金属离子浓度的升高而延长,成虫寿命随着浓度的升高而缩短;幼虫、蛹和新羽化成虫的重量、幼虫体长和蛹长均低于对照;幼虫、蛹和成虫的存活率随金属离子浓度的升高而降低;虽然经Cd2+或Cu2+处理后成虫性比与对照没有显著差异,但雌雄交配率与对照相比明显降低,雌蝇生殖力也明显下降。然而,Cd3+或Cu2+处理亲代的子一代的发育和对照子一代相比并无显著差异。这些结果表明经Cd2+或Cu2+处理后当代试虫的生长发育及生殖受到严重的损害,但此损害没有影响到后代的生长发育和繁殖。另外,低浓度的Cd2+和Cu2+对棕尾别麻蝇的生长发育影响不大,在某些方面还有一定的刺激作用,这暗示着棕尾别麻蝇体内存在着有效的重金属调控机制。 2 Cd2+与Cu2+在幼虫体内的积累和排泄 棕尾别麻蝇幼虫连续取食含有Cd2+的饲料后,大部分Cd2+连续积累在体内,少部分通过排泄系统排出。在幼虫体内的积累量与处理时间成比例,但与食物中金属离子的浓度不成比例。但处理浓度超过200μg╱g时,积累量和排泄量都比200μg╱g处理显著降低,这可能由于高浓度的Cd2+使幼虫中毒有关。在变态过程中,蛹的Cd2+含量比幼虫的低,刚羽化成虫的Cd2+含量比蛹的低。这都与Cd2+的排泄相关。 棕尾别麻蝇幼虫取食含Cu2+的饲料后,Cu2+的积累量和排泄量大体相当,随着处理时间的延长,不断在体内积累,而且积累量和排泄量基本上与处理的Cu2+浓度成比例。在

论文目录:

致谢

中文摘要

Abstract

前言

第一部分 文献综述

第一章 重金属对生物的毒性及生物对其适应

1 生物体与重金属

1.1 重金属的必要性

1.2 重金属过量的危害

1.3 重金属毒性机制

1.4 生物对重金属的贮存和解毒机制

1.5 重金属的氧化毒性和解毒机制

2 四种重金属概述

2.1 镉(Cd)

2.2 铅(Pb)

2.3 汞(Hg)

2.4 铜(Cu)

第二章 重金属在昆虫体内螯合和解毒机制

1 重金属在昆虫体内的积累

2 重金属在昆虫体内的排泄调控

3 细胞内金属动态平衡

4 球晶与重金属摄取

5 溶酶体对金属的贮存

6 昆虫金属硫蛋白与重金属的鳌合

第三章 昆虫金属硫蛋白的研究进展

1 MT的诱导

2 MT在昆虫组织中的定位

3 MT的分离纯化

4 MT的类型

5 MT的理化性质

6 MT的功能

7 MT分子生物学

7.1 MT基因

7.2 MT基因的调控和表达

7.3 基因复制与基因进化

8 MT的应用

8.1 作为环境监测的生物标志物

8.2 对环境重金属污染的净化功能及其在环境污染治理中的作用

第二部分 试验研究

第四章 镉对棕尾别麻蝇亲代及子代生长发育与繁殖的影响

1 材料与方法

1.1 供试虫源

1.2 Cd~(2+)对亲代生长发育与繁殖的影响

1.3 Cd~(2+)对子代生长发育与繁殖的影响

1.4 Cd~(2+)含量的测定

1.5 数据分析

2 结果

2.1 Cd~(2+)对亲代生长发育与繁殖的影响

2.2 Cd~(2+)对子代生长发育与繁殖的影响

2.3 各虫态体内的Cd~(2+)含量

3 讨论

第五章 铜对棕尾别麻蝇亲代及子代生长发育与繁殖的影响

1 材料与方法

1.1 供试虫源

1.2 Cu~(2+)对亲代生长发育与繁殖的影响

1.3 Cu~(2+)对子代生长发育与繁殖的影响

1.4 Cu~(2+)含量的测定

1.5 数据分析

2 结果

2.1 对亲代生长发育与繁殖的影响

2.2 Cu~(2+)对子代生长发育与繁殖的影响

2.3 Cu~(2+)在棕尾别麻蝇各虫态中的含量

3 讨论

第六章 镉和铜在棕尾别麻蝇体内的积累及其排泄

1 材料与方法

1.1 供试虫源

1.2 实验设计

1.3 Cd~(2+)或Cu~(2+)含量的测定

1.4 数据分析

2 结果

2.1 Cd~(2+)在幼虫中的积累与排泄

2.2 Cd~(2+)在变态过程中的变化

2.3 Cu~(2+)在幼虫中的积累与排泄

2.4 Cu~(2+)在变态过程中的变化

3 讨论

第七章 镉和铜在棕尾别麻蝇组织器官中累积分布

1 材料与方法

1.1 供试虫源

1.2 解剖

1.3 取样

1.4 Cd~(2+)和Cu~(2+)含量测定

1.5 数据分析

2 结果

2.1 Cd~(2+)在幼虫各组织器官中的分布

2.2 Cu~(2+)在幼虫各组织器官中的分布

3 讨论

第八章 镉和铜对棕尾别麻蝇中肠及马氏管超微结构的影响

1 材料与方法

1.1 供试虫源

1.2 幼虫毒性测试及生存能力评价

1.3 幼虫金属处理及解剖

1.4 中肠和马氏管光学形态观察

1.5 中肠和马氏管透射电镜观察

1.6 数据分析

2 结果

2.1 中肠和马氏管形态结构的变化

2.2 中肠超微结构

2.3 马氏管超微结构

3 讨论

第九章 镉和铜对棕尾别麻蝇血细胞数量、存活及延展的影响

1 材料与方法

1.1 供试虫源

1.2 活体血细胞的测定

1.3 离体血细胞的测定

1.4 数据分析

2 结果

2.1 对棕尾别麻蝇幼虫活体血细胞的总数和存活的影响

2.2 对棕尾别麻蝇幼虫离体血细胞存活和延展的影响

2.3 对经Cd~(2+)处理棕尾别麻蝇幼虫的离体血细胞存活和延展的影响

2.4 对经Cu~(2+)处理棕尾别麻蝇幼虫的离体血细胞存活和延展的影响

3 讨论

第十章 镉和铜对棕尾别麻蝇幼虫血淋巴能量水平的影响

1 材料与方法

1.1 供试虫源

1.2 饲料的配制

1.3 实验设计

1.4 血淋巴可溶性蛋白浓度的测定

1.5 总糖含量的测定

1.6 脂质的测定

1.7 热量值的计算

1.8 数据分析

2 结果

2.1 Cd~(2+)对三种生化物质及能量水平的影响

2.2 Cu~(2+)对三种生化物质及能量水平的影响

3 讨论

第十一章 铜和镉对棕尾别麻蝇幼虫脂质过氧化作用的影响

1 材料与方法

1.1 供试虫源

1.2 饲料的配制

1.3 实验设计

1.4 样品液制备

1.5 脂质过氧化的测定

1.6 数据分析

2 结果

2.1 Cd~(2+)对棕尾别麻蝇幼虫脂质过氧化作用的影响

2.2 Cu~(2+)对棕尾别麻蝇幼虫脂质过氧化作用的影响

3 讨论

第十二章 棕尾别麻蝇金属硫蛋白的分离纯化及性质分析

1 材料和方法

1.1 仪器与设备

1.2 供试虫源

1.3 MT适宜诱导条件的确定

1.4 MT的分离纯化

1.5 MT的性质分析与鉴定

2 结果

2.1 MT适宜诱导条件的确定

2.2 MT的分离与纯化

2.3 MT的性质分析与鉴定

3 讨论

第十三章 棕尾别麻蝇中肠对镉反应的蛋白质组分析

1 材料与方法

1.1 供试虫源

1.2 样品制备

1.3 双向凝胶电泳

1.4 考染和凝胶图像分析

1.5 胶内酶切

1.6 蛋白肽指纹图谱的测定

1.7 质谱数据的解析与数据库搜索

2 结果

3 讨论

第十四章 棕尾别麻蝇对镉和铜的耐性研究

1 材料与方法

1.1 棕尾别麻蝇的续代饲养

1.2 毒力测定方法

1.3 棕尾别麻蝇不同品系的室内筛选方法

1.4 Cd~(2+)和Cu~(2+)在不同品系幼虫体内的积累及对其生长发育和繁殖的影响

1.5 Cd~(2+)和Cu~(2+)诱导耐性品系和相对敏感品系MT浓度的差异

1.6 酶活性测定

1.7 数据分析

2 结果

2.1 Cd~(2+)和Cu~(2+)对棕尾别麻蝇幼虫的耐性筛选结果

2.2 Cd~(2+)和Cu~(2+)在不同品系的棕尾别麻蝇幼虫体内的积累

2.3 Cd~(2+)和Cu~(2+)对不同品系的棕尾别麻蝇幼虫生长发育的影响

2.4 Cd~(2+)和Cu~(2+)对不同品系的棕尾别麻蝇成虫生殖的影响

2.5 Cd~(2+)和Cu~(2+)对不同品系棕尾别麻蝇幼虫体内金属硫蛋白的诱导

2.6 Cd~(2+)和Cu~(2+)对不同品系的棕尾别麻蝇幼虫SOD酶活性的影响

2.7 Cd~(2+)和Cu~(2+)对不同品系的棕尾别麻蝇幼虫CAT酶活性的影响

2.8 Cd~(2+)和Cu~(2+)对不同品系的棕尾别麻蝇幼虫GR酶活性的影响

2.9 Cd~(2+)和Cu~(2+)对不同品系的棕尾别麻蝇幼虫GST酶活性的影响

2.10 Cd~(2+)和Cu~(2+)对不同品系的棕尾别麻蝇幼虫EST酶活性的影响

3 讨论

第三部分 总讨论

参考文献

发布时间: 2005-07-22

参考文献

• [1].微生物联合蝇蛆转化固体有机废弃物和相关产品的研发[D]. 杨森.华中农业大学2013

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