汞和铜离子暴露下金鱼早期发育关键酶和抗氧化水平的动态变化

论文摘要

汞和铜是普遍存在于水体环境中的痕量重金属,并且铜还是一种为各种生命体代谢过程所需要的微量元素,过高的重金属浓度不仅会对生命体个体产生毒害效应,同时还会沿着食物链的生物富集作用,对水生生物群落中的较高营养级的生命体构成威胁。金鱼的早期发育阶段是其生命过程中较为重要的阶段,同时也是对外界应激调控能力较为脆弱的阶段,在应对汞胁迫和铜胁迫时,其生理生化指标会发生相应的改变,弄清汞暴露和铜暴露下金鱼早期发育过程中某些关键酶和抗氧化水平的动态变化规律对于水体环境中汞污染和铜污染的风险评估有重要的指导意义。本研究采用生物化学方法,通过对金鱼胚胎和仔鱼发育不同时期暴露于不同浓度Hg2+（0.2μg/L;1μg/L;5μg/L;10μg/L）和不同浓度Cu2+（0.1ppm;0.4ppm;0.7ppm;1.0ppm）溶液中,对多种关键酶的活性和抗氧化水平的的动态变化进行了研究。结果显示:（1）实验期间,当水温在（18.0±1.0）℃下,受精胚胎正常发育24h时ACP和AKP活性较低,伴随着胚胎发育,酶活性均呈现增强的趋势,在144h达到最高。金鱼胚胎发育过程中LSZ活性变化呈现下降的趋势,96h胚胎中酶活性降至最低点。CAT活性也呈现下降的变化,至120h孵化期,CAT活性降至最低,显著低于24h胚胎中的酶活性（p<0.05）,而MDA含量在胚胎发育中呈逐渐增多的趋势。（2）金鱼胚胎发育过程中在浓度为0.2μg/L、1μg/L、5μg/L和10μg/L的Hg2+暴露下,ACP、AKP和LSZ都表现出Hg2+暴露的诱导效应,而CAT则表现出明显的抑制效应,MDA含量也因Hg2+暴露而明显增多,各种生化指标表现出不同的变化趋势。（3）金鱼不同发育时期的仔鱼在浓度为0.2μg/L、1μg/L、5μg/L和10μg/L Hg2+暴露下15d之内,ACP和AKP均表现出在汞暴露7d和15d的较高浓度的Hg2+诱导激活效应,LSZ和SOD活性只有在10μg/L汞暴露15d时才表现为出活性增强的现象,而CAT活性只有在10μg/L汞暴露7d和15d时表现出活性上升的现象,汞暴露7d时10μg/L Hg2+和暴露15d时5μg/L、10μg/L Hg2+暴露组的MDA含量增高。（4）金鱼胚胎发育过程中在不同浓度（0.1ppm;0.4ppm;0.7ppm;1.0ppm）的Cu2+溶液暴露下,ACP活性在240h内均表现出高浓度Cu2+溶液的诱导激活效应,尤其是1.0ppm Cu2+溶液;在不同铜暴露时间,AKP活性均呈现出较高浓度Cu2+的抑制效应;在Cu2+暴露168h及之前的一段时间,高浓度的Cu2+会表现出对LSZ活性的抑制作用,但当Cu2+暴露192h至240h时,各浓度的Cu2+溶液对LSZ活性的影响不显著（p>0.05）。不同发育阶段的金鱼胚胎暴露在不同浓度的Cu2+溶液中,CAT活性会被较高浓度的Cu2+抑制活性,而MDA含量也会因铜暴露导致引起的脂质过氧化而大量积累。（5）金鱼仔鱼暴露在不同浓度的Cu2+溶液中,ACP、AKP和LSZ活性都有活性升高的现象发生,而SOD和CAT均在7d和15d铜暴露下,较高浓度的Cu2+引起其活性的升高,同时由于脂质过氧化反应导致7d和15d时铜暴露下MDA含量明显增加。通过本研究表明:（1）在金鱼胚胎发育过程中,ACP和AKP活性随发育时间呈现上升趋势,以此满足胚胎发育中细胞增殖、信号传导和物质代谢等对磷酸酶不断增长的需求。其LSZ活性和CAT活性逐渐降低是由于随着胚胎的发育,母源性的代谢酶逐步消耗而减少,而自身合成能力又较弱所致。过氧化氢酶活性的降低导致活性氧自由基增多,从而导致胚胎发育过程中MDA含量的逐渐积累。（2）金鱼胚胎发育和仔鱼发育过程中多种标志酶活性和MDA含量对汞和铜暴露敏感,所发生的变化主要是应对汞和铜的胁迫,减弱其造成的损害,以维持胚胎发育和仔鱼发育。同时,这些生化指标,可以作为生物标志物,以检测汞污染和铜污染对于金鱼胚胎发育和仔鱼发育所带来的生态风险。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 1.1 重金属汞对鱼类的毒性作用
• 1.2 重金属铜对鱼类的毒性作用
• 1.3 与重金属污染相关的代谢酶及生化过程
• 1.4 金鱼的早期发育阶段与重金属污染
• 1.5 研究目的和意义
• 材料与方法
• 2.1 实验用金鱼胚胎和仔鱼
• 2.2 暴露处理
• 2.2.1 不同浓度汞离子对金鱼胚胎的暴露实验
• 2.2.2 不同浓度汞离子对金鱼仔鱼的暴露实验
• 2.2.3 不同浓度铜离子对金鱼胚胎的暴露实验
• 2.2.4 不同浓度铜离子对金鱼仔鱼的暴露实验
• 2.3 样品制备
• 2.3.1 胚胎样品制备
• 2.3.2 仔鱼样品制备
• 2.4 测定方法
• 2.4.1 匀浆粗提液蛋白定量
• 2.4.2 酸性磷酸酶（ACP）及碱性磷酸酶（AKP）活性的测定
• 2.4.3 过氧化氢酶（SOD）活性测定
• 2.4.4 过氧化氢酶（CAT）活性测定
• 2.4.5 溶菌酶（LSZ）活性测定
• 2.4.6 丙二醛（MDA）含量测定
• 2.5 数据处理及统计
• 结果
• 3.1 金鱼胚胎发育中关键酶响应和氧化应激状态的变化
• 3.1.1 金鱼胚胎发育过程中ACP 活性变化
• 3.1.2 金鱼胚胎发育过程中AKP 活性变化
• 3.1.3 金鱼胚胎发育过程中LSZ 活性变化
• 3.1.4 金鱼胚胎发育过程中CAT 活性变化
• 3.1.5 金鱼胚胎发育过程中 MDA 活性变化
• 3.2 汞暴露下金鱼胚胎发育过程中关键酶响应和氧化应激状态
• 3.2.1 汞暴露下金鱼胚胎ACP 活性的变化
• 3.2.2 汞暴露下金鱼胚胎AKP 活性的变化
• 3.2.3 汞暴露下金鱼胚胎CAT 活性的变化
• 3.2.4 汞暴露下金鱼胚胎MDA 含量的变化
• 3.2.5 汞暴露下金鱼胚胎LSZ 活性的变化
• 3.3 汞暴露下金鱼仔鱼发育过程中关键酶响应和氧化应激状态
• 3.3.1 汞暴露下金鱼仔鱼ACP 活性的变化
• 3.3.2 汞暴露下金鱼仔鱼AKP 活性的变化
• 3.3.3 汞暴露下金鱼仔鱼LSZ 活性的变化
• 3.3.4 汞暴露下金鱼仔鱼SOD 活性的变化
• 3.3.5 汞暴露下金鱼仔鱼CAT 活性的变化
• 3.3.6 汞暴露下金鱼仔鱼MDA 含量的变化
• 3.4 铜暴露下金鱼胚胎发育过程中关键酶响应和氧化应激状态
• 3.4.1 铜暴露下金鱼胚胎ACP 活性的变化
• 3.4.2 铜暴露下金鱼胚胎AKP 活性的变化
• 3.4.3 铜暴露下金鱼胚胎CAT 活性的变化
• 3.4.4 铜暴露下金鱼胚胎MDA 含量的变化
• 3.4.5 铜暴露下金鱼胚胎LSZ 活性的变化
• 3.5 铜暴露下金鱼仔鱼发育过程中关键酶响应和氧化应激状态
• 3.5.1 铜暴露下金鱼仔鱼ACP 活性变化
• 3.5.2 铜暴露下金鱼仔鱼AKP 活性变化
• 3.5.3 铜暴露下金鱼仔鱼LSZ 活性的变化
• 3.5.4 铜暴露下金鱼仔鱼SOD 活性的变化
• 3.5.5 铜暴露下金鱼仔鱼CAT 活性的变化
• 3.5.6 铜暴露下金鱼仔鱼MDA 含量的变化
• 讨论
• 4.1 金鱼胚胎发育过程中关键酶响应和氧化应激状态的变化
• 4.1.1 金鱼胚胎发育过程中ACP 活性变化
• 4.1.2 金鱼胚胎发育过程中AKP 活性变化
• 4.1.3 金鱼胚胎发育后期ACP 和AKP 活性增加具有协同性
• 4.1.4 金鱼胚胎发育过程中LSZ 活性变化
• 4.1.5 金鱼胚胎发育过程中CAT 活性变化
• 4.1.6 金鱼胚胎发育过程中MDA 含量变化
• 4.2 汞胁迫下金鱼胚胎发育过程中关键酶响应和氧化应激状态
• 4.2.1 汞胁迫下ACP 和AKP 活性的变化
• 4.2.2 汞胁迫下CAT 活性和MDA 含量变化
• 4.2.3 汞胁迫下LSZ 活性的变化
• 4.3 汞胁迫下金鱼仔鱼发育过程中关键酶响应和氧化应激状态
• 4.3.1 汞胁迫下金鱼仔鱼ACP 和AKP 活性的变化
• 4.3.2 汞胁迫下金鱼仔鱼LSZ 和SOD 活性的变化
• 4.3.3 汞胁迫下金鱼仔鱼CAT 活性和MDA 含量变化
• 4.4 铜胁迫下金鱼胚胎发育过程中关键酶响应和氧化应激状态
• 4.4.1 铜胁迫下金鱼胚胎ACP 和AKP 活性的变化
• 4.4.2 铜胁迫下金鱼胚胎CAT 活性和MDA 含量的变化
• 4.4.3 铜胁迫下金鱼胚胎LSZ 活性的变化
• 4.5 铜胁迫下金鱼仔鱼发育过程中关键酶响应和氧化应激状态
• 4.5.1 铜胁迫下金鱼仔鱼ACP 和AKP 活性的变化
• 4.5.2 铜胁迫下金鱼仔鱼LSZ 和SOD 活性变化
• 4.5.3 铜胁迫下金鱼仔鱼CAT 活性和MDA 含量变化
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的科研成果