多环芳烃—蒽对紫贻贝（Mytilus galloprpvincialis）生理生化效应的研究

论文摘要

近年来,随着海上石油开采、轮船运输业的发展以及工业废水、生活污水的大量排放,海洋环境中多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbon,PAHs）的污染日益加重,引起了各国学者的广泛关注。由于某些PAHs具有致畸、致癌和致突变性,美国环保局（US EPA）将16种PAHs列为优先控制污染物。蒽是最简单的线性三环芳烃,也是其它复杂多环芳烃的母体,在自然界天然水体中普遍存在。它被认为是光毒性最强的一种PAHs,也是能进行光修饰反应最快的PAHs之一。通过研究蒽对环境生物的生理生化效应不仅能为进一步研究复杂的PAHs提供基础的科学依据,也可以为环境污染早期预警和水产品安全检测提供技术支持。本文通过在实验生态条件下研究蒽对环境岗哨生物——紫贻贝（Mytius galloprpvincialis）的毒性效应,分析了低剂量、长时间的亚致死胁迫作用对目标生物不同组织（鳃和消化腺）的生理生化效应；研究了不同组织间抗氧化反应的敏感性差异；并对可能的机理进行了初步探讨；以期筛选出能反映胶州湾近海蒽污染状况的代表性和高灵敏性的生物标志物,结果发现：1.蒽的亚致死胁迫作用对紫贻贝生长的影响较长时间（21d）、不同亚致死浓度的蒽胁迫基本不会对紫贻贝的壳长和组织干重产生影响,与未受胁迫的对照组相比差异不显著（P>0.05）,说明该胁迫条件基本不会对紫贻贝的生长产生影响。2.蒽的亚致死胁迫作用对紫贻贝抗氧化防御系统的影响谷胱甘肽（Gluthione,GSH）在生物体对有机污染物代谢过程中起重要作用,因此系统检测了与GSH相关的一系列酶活性的变化,结果显示：（1）谷胱甘肽硫转移酶（Glutathione S-Transferase, GST）在鳃组织中,长时间的蒽胁迫对GST的活性变化基本没有影响,与对照组相比差异不显著（P>0.05）；在消化腺组织中,0.25μg/L蒽胁迫（低浓度组）能显著诱导GST的活性增强（P<0.05）,而2.5μg/L蒽胁迫（高浓度组）中GST的活性基本没有变化（P>0.05）。（2）谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione Peroxidase, GPx）在鳃组织中,低浓度的蒽胁迫能显著诱导GPx的活性增强（P<0.05）,而高浓度的蒽胁迫对GPx的活性变化基本没有影响（P>0.05）；在消化腺组织中,GPx的活性变化与鳃组织中的变化不同,GPx的活性在所有的实验组中均被显著诱导,与对照组相比活性增强（P<0.05）。（3）谷胱甘肽还原酶（Glutathione Reductase, GR）在鳃组织中,长时间的蒽胁迫对GR的活性变化基本没有影响（P>0.05）；在消化腺组织中,低浓度的蒽胁迫对GR的活性变化基本没有影响（P>0.05）,高浓度的蒽胁迫能显著诱导GR的活性增强（P<0.05）。（4）还原型谷胱甘肽（Glutathione, GSH）在鳃组织中,低浓度的蒽胁迫能显著抑制组织细胞生成GSH（P<0.05）,而高浓度的蒽胁迫能显著诱导组织细胞生成GSH（P<0.05）；在整个实验过程中蒽胁迫能显著诱导消化腺组织中GSH的生成,与对照组相比含量增加（P<0.05）。3.蒽的亚致死胁迫作用对紫贻贝丙二醛（malondialdehyde,MDA）和超氧阴离子自由基（surperoxide anion radical, O2-·）含量的影响低浓度的蒽胁迫能显著诱导鳃组织中MDA的生成,与对照组相比差异显著（P<0.05）,而高浓度处理组对MDA的含量变化在整个实验过程中影响不大,与对照组相比没有明显差异（P>0.05）；蒽胁迫对消化腺组织中MDA的含量基本没有影响（P>0.05）。同期对O2-·含量的检测结果表明,低浓度的蒽胁迫能显著诱导鳃组织细胞中O2-·的产生,导致其含量增加,与对照组相比差异显著（P<0.05）,而高浓度处理组对O2-·含量变化影响不大,与对照组相比没有明显差异（P>0.05）；与鳃组织中O2-·含量变化不同,蒽胁迫能显著诱导消化腺组织中O2-·的产生,导致其含量增加（P<0.05）。4.蒽对紫贻贝胁迫作用的机理初探研究结果表明,蒽胁迫与紫贻贝鳃和消化腺组织中的氧化胁迫程度以及抗氧化系统变化之间均具有一定的相关性：蒽胁迫能导致组织细胞中MDA以及O2-·含量的变化,二者之间具有一定的相关性,并且在实验后期（18d之后）达到显著水平（P<0.05）；进一步的分析结果表明,MDA含量变化还与GR活性之间具有明显的相关性（P<0.05）,而O2-·含量变化则与GST、GPx和GR具有极显著的相关性（P<0.01）。上述分析表明,蒽胁迫能导致紫贻贝体内膜脂过氧化程度升高,活性氧水平增加,产生显著的氧化胁迫效应；GST、GPx和GR等抗氧化酶在清除自由基、缓解氧化胁迫方面起到重要作用。实验结果同时表明,紫贻贝消化腺组织对蒽的长时间、亚致死胁迫作用较为敏感,是作用的主要靶器官,而GPx、GSH和O2-·对蒽胁迫的响应非常灵敏,可用作灵敏指示蒽胁迫的生物标志物。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 综述
• 1.1 多环芳烃
• 1.1.1 多环芳烃的来源及特性
• 1.1.2 多环芳烃在海洋环境中的分布
• 1.1.3 蒽
• 1.2 多环芳烃对海洋生物毒理学效应的研究进展
• 1.2.1 分子水平
• 1.2.2 生化水平
• 1.2.3 生理水平
• 1.2.4 生态系统水平
• 1.3 水生生物的抗氧化防御系统
• 1.3.1 谷胱甘肽硫转移酶（Glutathione S-Transferase,GST）
• 1.3.2 谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione Peroxidase,GPx）
• 1.3.3 谷胱甘肽还原酶（Glutathione Reductase,GR）
• 1.3.4 还原型谷胱甘肽（Glutathione,GSH）
• 1.3.5 脂质过氧化（LPO）与丙二醛（MDA）
• 1.4 紫贻贝
• 1.4.1 分布
• 1.4.2 形态特征
• 1.4.3 生活习性
• 1.4.4 摄食习性
• 1.4.5 紫贻贝作为试验材料的优势
• 1.5 立题依据及研究意义
• 2 实验
• 2.1 试剂和仪器
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器和设备
• 2.2 实验材料
• 2.2.1 实验动物的来源与驯化
• 2.2.2 实验海水的处理
• 2.2.3 助溶剂的选择
• 2.3 实验设计
• 2.3.1 急性毒性试验
• 2.3.2 亚急性毒性试验
• 2.4 生理指标的检测
• 2.4.1 取样和样品的预处理
• 2.4.2 对生长的影响
• 2.5 生化指标的检测
• 2.5.1 蛋白质含量的测定
• 2.5.2 GST活性的测定
• 2.5.3 GPx活性的测定
• 2.5.4 GR活性的测定
• 2.5.5 GSH含量的测定
• 2.5.6 MDA含量的测定
• 2.5.7 超氧阴离子自由基含量的测定
• 2.6 数据分析
• 3 结果
• 3.1 蒽的亚致死胁迫作用对紫贻贝生长的影响
• 3.1.1 对壳长的影响
• 3.1.2 对组织干重的影响
• 3.2 蒽的亚致死胁迫作用对紫贻贝抗氧化防御系统的影响
• 3.2.1 对不同组织中GST活性的影响
• 3.2.2 对不同组织中GPx活性的影响
• 3.2.3 对不同组织中GR活性的影响
• 3.2.4 对不同组织中GSH含量的影响
• 2^-·含量的影响'>3.3 蒽的亚致死胁迫作用对紫贻贝MDA和O₂^-·含量的影响
• 3.3.1 对不同组织中MDA含量的影响
• 2^-·含量的影响'>3.3.2 对不同组织中O₂^-·含量的影响
• 4 讨论
• 4.1 蒽的亚致死胁迫作用对紫贻贝生长的影响
• 4.2 蒽的亚致死胁迫作用对紫贻贝不同组织敏感性分析
• 4.3 蒽胁迫对紫贻贝毒性效应作用机理的初步探讨
• 4.4 生物标志物的筛选
• 5 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 个人简历
• 在学期间发表的学术论文