锌铅暴露条件下菲律宾蛤仔消化腺和鳃内金属和金属硫蛋白的变化

锌铅暴露条件下菲律宾蛤仔消化腺和鳃内金属和金属硫蛋白的变化 Vol.2 7 No.4 第 27 卷第 4 期中国科学院研究生院学报 July 20102010 7 Journal of the Graduate School of the Chinese Academy of Sciences年 月 -1175(2010)04-0456-07:1002文章编号 锌铅暴露条件下菲律宾蛤仔消化腺和 * 鳃内金属和金属硫蛋白的变化 1，2，3 1 1 1 123，， ，，，，苏文吴惠丰廖春阳薛钦昭曲莹 (1 中国科学院烟台海岸带研究所，烟台 264003; 2 中国科学院海洋研究所，青岛 266071; 3 中国科学院研究生院，北京 100049) (2009 12 14 ; 2010 3 12 )年 月 日收稿年 月 日收修改稿 Su W ，W u H F，Liao C Y，et a. M etaothonen in dgestve gands and gs of Rudtapes phppnarum exposedt ollliiiililliilii znc and ead,J,. Jouna of the Gaduate Schoo of the Chnese Academy of Scences，2010 ，27 (4 ) :456 462 . ilrlrlii- 2 + 2 + ( Zn) ，( Pb) 摘 要 通过慢性暴露实验研究了菲律宾蛤仔在锌 铅 单 一 胁 迫 及 联 合 胁 迫2 + 2 + 2 + 2 + ，Zn、Pb. PbZn下消化腺和鳃内富集 和 及其金属硫蛋白水平随 暴露浓度的变化规律 2 + 2 + 2 + 50g /L 、Pb25g /L ，Zn、 ，Zn结果表 明μμ联 合 胁 迫 时消 化 腺 和 鳃 内 重 金 属 的 富 集 低 于 2 + 2 + 2 + Pb;MT Zn、Pb，，单一胁迫表现为拮抗作用含量随着 暴露质量浓度变化而变化比较发现 2 + MT ( p <0 . 01) .Pb消化腺中 含量随 暴露质量浓度的变化最显著 ，，，关键词 重金属金属硫蛋白联合作用拮抗作用 Q178. 53 中图分类号 1 引言 ，，，近几十年来由于工农业生产的发展尤其是沿海地区重工业的快速发展大量重金属离子污染物通 ,1,，，. ，过多种途径释放进入水体并被动植物吸收富集进而对水生生物产生毒害作用在重金属胁迫下生物 (etallothionein，T). mMMT ，机体内金属硫蛋白的含量明显增加是富含半胱氨酸的金属结合蛋白对二价 ，，，金 属离子有极高的亲和力能储存机体必须的微量金属起着调节必需元素在细胞内浓度的作用同时 2 + (SH)(Pb)，，其巯 基能强烈螯合生物体内有毒金属如 并将之排出体外从而实现对有毒金属的解毒作 . 1957 ，argoshes alee . 20 70 MV用年哈佛大学的 和 首次在马的肾脏中分离出该蛋白质世纪 年代中期首次 ,2,———(Crassostrea virginica)，报道了海 洋无脊椎动物美洲牡蛎的金属硫蛋白之后掀起了海洋无脊椎动 ,3,MT . BebiannoMT ，、Cd 物 的研 究热潮等发现贻贝的鳃消化腺和整体软组织等器官中的 浓度与 诱导. T “”，M水平相关在联 合国 环 境 规 划 署 开 展 的地 中 海 行 动 计 划 中被 选 为 海 洋环境监测生+ 2 + 2 + 2 + 2 ,5, DomouhtsidoPb 、Cd 、Zn 、Cu等金属离等研究表明软体生物内金属硫蛋白在基因水平上通常由 ,4,.物的标志 物 之 一 u ，. 子诱导合成可作为金属暴露和毒性效应早期预警的主要生物标志物进一步研究表明重金属可以在转录,6,MT ，MT ，的水平上诱导 产生而这种诱导作用与金属浓度具有相关性因而探讨生物体内 含量变化与 .环 境中金属浓度的关系对水生生态毒理的数据积累和理论完善具有重要意义 ,7-8,，，海洋生物金属硫蛋白的分析测定及其与重金属污染的关系国内开展了很多研究但多数是研 ，. ，究单一重金属毒性效应重金属联合作用的报道尚少而重金属离子在水体中往往是共存的它们的作 * 中国科学院知识创新重大项目( KK0710AX-026，KZCX2-Y-Q07-04) 、山东省科技发展 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 项目 (2007GG2QT06020) 和烟台W 市科技发 (2007323) 展项目联合资助 ，E-mail:qzxue@ yic. ac. cn通讯联系人 . ，用无疑是综合的单一毒性实验结果往往不能客观地反映重金属共存时对海洋生物的危害程度为客观 ，( Ruditape philippinarum ) ，模拟海水环境中的重金属污染情况本实验野外采集菲律宾蛤仔 采用室内低 2 + 2 + 2 + 2 + ，Zn、PbPbZn浓度慢性暴露实验 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 旨在研究蛤仔消化腺和鳃在 和 单一毒性及复合毒性时对 MT . ;的富集规律探讨 含量随重金属离子富集浓度改变的变化规律本研究结果为综合客观地评价水体 ，.重金属污染提供科学依据并为海洋环境监测指标体系的完善提供理论支持 2 材料与方法 2. 1 材料 2. 1. 1 样品 2009 4 ，、120 ，菲律宾蛤仔于 年 月采自烟台养马岛后海选取活动正常反应灵敏的个体 只平均体长 (38. 04 ?2 . 98) mm，(13. 26 ?2 . 48) g，. ，为体重为随机分组实验前用过滤海水洗净其表面的淤泥暂养 2d. 2. 1. 2 试剂与仪器 ZnSO7HO、Pb( NO) 、、、NaOH、AgNO，;HNO、HO?蔗糖甘氨酸均为分析纯为优级4 2 3 2 3 3 2 2 ;纯牛血红 ( SIGMA) ;( ) ;( ) ;Fresco17 蛋白超声波细胞粉碎机宁波新芝超低温冷冻存储箱中科美菱高速冷冻离( ) ;( CEM ) ;Agilent 7500a ( ICP-MS，心 机德国微波消解仪美国 公司型电感耦合等离子体质谱仪美 2. 1. 3 理化条件 12 ) .国 ，2 ，(28 ? 2) × 10，pH自然海水采自山东烟台四十里湾经脱脂棉 次过滤作为实验用水海水盐度 ,9,(8. 0 ?0 . 1) ，(26 ?4 ) ?. .昼夜水温变化范围水质符合渔业水质 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 2. 2 重金属暴露实验 . 5d 5L ，蛤仔在室温下暂养于室内装有 天然海水的白色塑料桶中连续充气于实验室驯化 后进行暴 2 + ，1 5 ，Zng/ L ( Zn-L ) 、50g/ L 20露实验实验动物随机分为 个对照组和 个暴露组暴露质量浓度为 μ组μ 2 + 2 + 2 + 2 + ( Zn-H g /L ( Pb-L ) 、25g/ L ( Pb-H 、Pb50g/ L 、 ) ;Pb10) ;ZnZn组为 μ组μ组联合暴露质量浓度为 μ2 + Pb25g /L ( Zn-Pb ) ，20 . 8:00 ，11:00 μ组每个质量浓度 只蛤仔为保持海水新鲜每日 时全部换水时投 ，2h ，. 15d ，24h，喂三角褐指藻滤食 后全部换水以避免食物残屑影响测定结果连续暴露 后空腹 取各质 ，11 ,1 2 ，、，6 MT ，量浓度组个体用去离子水冲洗干净每组解剖 只分别取鳃消化腺称重后只测定 含量 2 + 2 + Zn. ,7 5? ，.Pb剩余个体测定其体内 和 的质量浓度样品冷冻于 下待测定 2. 3 重金属离子质量比测定及质量控制 . 1 ,0 . 2g ，，，0蛤仔消化 腺 和 鳃 解 冻 后根 据 分 析 需 要各 称 取 样 品每 个 样 品 内 加 入 2mLHNO、 3 2mLHO，，，放入微波消解系统按预定的消解程序消化待消化液变为澄清或淡黄色恒定不变时即为2 2 消 ,10,，50mL，0. 45m ，ICP-MS . 化完全消化液定容至 用 μ水相膜过滤进行分析重金属离子含量测定蛤仔 g /g .，3 内 重金属质量比以 μ湿重表示每浓度每组织 个重复 ( IAEA-407) ，3 ，98%,10 8% . 做标准参考物质至少 个平行标准物中锌和铅的回收率达 MT 质量比测定 2. 4 ,11,，. 1mL . ，采用银饱和法并略加改进加入 蔗糖溶液使用超声波细胞破碎仪将样品匀浆破碎后于 + 17kg、4? 25min. 0. 4mL，20mg / L Ag 0. 5mL，条件下离心 取上清液 加入含质量浓度 的甘氨酸溶液 混 合 15in，0. 1mL ，5in，m2%m后室温放置 加入 新配制的质量分数为 的牛血红蛋白充分混匀沸水浴加热 1. 2kg 5min. 3 . ，ICP-MS 冷 却后 离心 重复加血红蛋白至离心的步骤共 次上清液消解后通过 测定其 + 12+ ,,Ag MT Ag MT . MT g / g ，17 的质量浓度再按照每分子 结合 个 换算成 的质量比质量比以 μ湿重表 2. 5 数据分析 SS13. 0 、，( S) ;SPLD.采用 软件对数据进行均值标准差计算并进行方差分析以及多重比较本文中示 ( mean ? SE) .所 有数据以平均值表示 图 2 不同重金属暴露下消化腺( a) 和鳃( b) 内 M T 质量比的变化 2 + . ，Pb，MT 总之不同重金属暴露下在消化腺和鳃组织中 的质量比均有变化对于不同重金属对蛤2 + 2 + 2 + MT ，Zn、PbMT Zn仔体内 的质量比变化的影响大于 且 联合作用下蛤仔消化腺和鳃内 产量低2 + Pb. ，MT ，于 单一暴露对于不同组织不同重金属暴露下消化腺内 的质量比都高于鳃中消化腺内 MT Pb-H MT Pb-H . 35 .( ) ( ) 7的 最高值组为鳃中 最高值组的 倍 4 讨论 2 + 2 + Zn、Pb在菲律宾蛤仔体内的积累 4. 1 2 + 2 + 2 + 2 + 、Pb. ，Zn15d 、ZnPb实验测定了蛤仔于 暴露 后消化腺鳃组织中 和 的质量比结果发现菲律 2 + 2 + 2 + ，Zn. PbZn187%宾蛤仔消化腺 的最大积累质量比为对照组的 而鳃中 的质量比基本保持不变在2 + 2 + 933% 694% ，Zn、Pb消化腺和鳃中的最大质量比分别为对照组的 和 说明 在蛤仔消化腺和鳃内的 2 + 2 + :Pb> Zn，:> ，积 累能力为且不同组织对重金属的蓄积能力为消化腺 鳃进一步证明重金属种类的不 ,13,. Topcuoglu ，同 影响蛤仔对重金属离子的累积等研究表明重金属在贝类体内累积的浓度依次 ,14,2 + :Pb > Co > Cd > Cr > Cu > Mn > Ni > Zn > Fe;. Pb为陈 海 刚 等发 现 菲 律 宾 蛤 仔 对 具 有 明 显 的 吸 收 ,15,2 + 2 + 2 + 、PbZn，，Zn蔡 立 哲 等研究了 菲 律 宾 蛤 仔 对 的 积 累 特 征结 果 表 明菲 律 宾 蛤 仔 在 水 体 质 量 浓 度 为 2 + 2 + 50g/ L 15d，Zn，Pbμ以下暴露 体内 质量随时间的推移增加缓慢并且菲律宾蛤仔在水体 质量浓度为 2 + 2 + 2g / L( 2g / L) 15d，Pbg / L ，Pb，4μ含 μ以下暴露 积累质量浓度与对照组相比不明显但 μ以上积累质 .量浓度明显增加 2 + 2 + ,16,2 + 2 + Zn、Pb. 、Pb，Zn本研究同时发现 联合作用时表现为拮抗作用蔡立哲等研究发现高浓度的 ,17,2 + 2 + 2 + 、Pb、Zn，;Cd同时存在时菲律宾蛤仔的积累会受到抑制王银秋等研究了重金属 对鲫鱼和泥鳅的 2 + 2 + ,18,2 + 2 + ，ZnPb;ZnPb毒性结果表明 和 有较强的拮抗作用陈娜等发现 与 联合作用时水螅的死亡率低于 ,19,2 + 2 + 2 + 2 + . ，ZnPb;ZnPb它们单一污染时的死亡率周新文和朱国念研究表明能减少 在鱼鳃中的积累和 ，拮抗作用的机理可由竞争点位理论来解释该理论认为重金属离子在进入细胞前先与细胞表面的接收点 ,20,2 + 2 + ，ZnPb，，结合与 在与细胞表面活性位点结合时存在竞争结果降低了重金属离子在体内的积累导致 ,21,. ，Otitoloju混合重金属离子的毒性作用下降国内外对重金属间拮抗作用及作用机理开展了相关研究研 2 + 2 + 2 + 2 + 2 + 2 + ,22,Zn、Cu. orleyCd，ZnCuCdM究了 和 两两组合对红树螺的毒性发现 可降低 和 的毒性效应 2 + 2 + . ，CdZn等 发现用摇尾幼虫做指示生物时和 发生拮抗作用有研究认为拮抗作用的机理与金属和金属 ，.硫 蛋白的亲合力或螯合饱和度存在差异相关但这一机理还有待进一步证实 4. 2 菲律宾蛤仔组织内重金属离子的富集与金属硫蛋白含量变化的关系 4. 2. 1 单一毒性实验 460 中国科学院研究生院学报第 27 卷 2 + MT ，，Pb有毒金 属微 量 即 可 对 蛤 仔 产 生 毒 性诱 导 其 体 内 的合成主要是通过调节 其 转 录 水 平 来 实,23,2 + 2 + ，PbMT-I mRNA ，Pb，现研究表明 促使 成百倍地增加我们推测本实验中 单一胁迫时消化腺和 2 + MT . ，MT Pb鳃 内 明显增加可能与 转录水平的诱导相关本实验表明蛤仔消化腺内 的质量比很好地 2 + 2 + ，Pb. Pb指示 了贝类体内重金属质量比的变化尤其是 质量比的变化如当消化腺和鳃内 质量比达到 4. 2. 2 ( Pb-H MT p < 0. 01;p < 0. 联合毒性试) 验，，( 最大 值组时消化腺和鳃内 的产量分别达到其最高值比对照组明显增加2 + 2 + 、Pb，Zn，，出现拮抗作用使得混合重金属离子在蛤仔体内吸收降低重金属在重金属吸收过程中05) . 2 + 2 + ，MT . ，Zn、Pb，的毒性降低产量的减少可以灵敏地反映这一现象在消化腺中联合作用时重金属积 2 + 2 + :Zn : Pb-L Zn-H ，PbPb-H ;MTMT累显示质量比低于 组质量比低于 组的产量显示质量比低于 2 + 2 + . ，:ZnZn-L ，PbPb-H ;MT组对鳃而言重金属积累显示质量比低于 组质量比低于 组的产量显2 + 2 + . Zn、PbMT . ，由此 可 知 的 拮 抗 作 用 可 以 由 的 质 量 比 变 化 来 反 应同 时 我 们 推 测量比低于对照组:MT 示质 2 + 2 + 2 + 2 + Zn、Pb，ZnPbMT . Pb-L ，MT 联合作用时对 与 的结合可能存在竞争反应消化腺中 组暴露时质 量2 + 2 + 2 + ( p < 0. 05) ，Zn、PbPb-L ，Pb比与对照组相比明显增加而 联 合 作 用 时消 化 腺 中 积 累 质 量 比 高 于 2 + 2 + 2 + MT 、Pb. 60g / g) ，;Zn，Pb(1组但 质量比与对照组相比增加不明显鳃中 联合作用时积累质量比μ ,24,Pb-L(1. 76g / g) ，. asak MT VMT 与 μ相当但鳃中 质量比比对照组低虽然 等认为重金属结合 的能力 2 + 2 + 2 + 3 + 2 + 2 + 2 + 2 + ,25,2 + :Hg> Cu、Ag、Bi> Pb> Zn> Co. CdPb顺序依次为? 但魏欣和茹炳根在研究 与金 2 + 2 + 2 + ，ZnMT ，ZnPb，属硫蛋白相互作用时表明 是 最常结合的金属与 对金属硫蛋白存在竞争反应只有 , 6 2 + 2 + 2 + 6. 52 × 10 mol / L ，PbZn-MT Zn. Pb在自由铅浓度达到 的条件下才可将 上的 完全取代本实验中 的 , 6 , 6 2 + 2 + 0. 05 × 10 ol / L( Pb-H < 6. 52 × 10 ol / L，Zn、Pbm) m，最高积累浓度为 组所以我们推断 联合作用 时 2 + 2 + 2 + PbMT ，ZnPb，虽然 的积累明显高于对照组但是 对 与 的结合存在竞争这种竞争一定程度上降 低 .MT 了 的产量 MT ，( )，作为重金属污染的一种早期生物反应其中最肯定已被确认的生物是贻贝整体软组织或鳃其 2 + + + 2 + ,26,MT 、Hg 、Ag . MT CdCu水平可作为环境中 及 污染的生物标志物王海藜等认为 质量比与水环 ,27,，MT ;Choi 境 和体内组织中的重金属之间有显著的相关性可以作为重金属暴露的生物标志物等研 2 + CdLaternula elliptica) ( MTLP) ，(究了 暴露下南极帽贝鳃和消化腺内类金属硫蛋白的变化表明 2 + MTLP Cd. ，可以作 为快速指示 和其他重金属污染的生物标志物本文结果同样表明菲律宾蛤仔消化腺 5 结论 MT Pb)，(内 质量比可 以作为养殖水环境中重金属尤其是 污染的监测指标用于评价海水中重金属的污(1) ，不同重金属在蛤仔不同组织中的积累能力具有差异性且其积累浓度随重金属暴露浓度增大 .染状况 2 + 2 + 2 +2 + . Zn、Pb:Pb> Zn.而增加在蛤仔消化腺和鳃内的积累能力为2 + 2 + 2 + 2 + 2 + (2) Zn50g /L 、Pb25g /L ，Zn、Pb、 Zn当以 μμ联合暴露时在消化腺和鳃内的积累浓度低于 2 + 2 + 2 + Pb.，ZnPb单一胁迫与 表现为拮抗作用2 + 2 + (3) Zn、Pb. ，菲律宾蛤仔不同组织对低浓度的 的蓄积能力有显著差异与鳃相比消化腺是蓄积 .有害金属的主要组织 2 + 2 + (4) MT Zn、Pb，MT 蛤仔消化腺和鳃中 质量比随着 浓度的改变发生变化消化腺中 质量比的 ，.MT 变 化最显著从而可以考虑把其 水平作为水环境中指示重金属铅污染的生物标志物 、，!在本文的书写中得到了姜广甲同学周海龙博士的大力协助谨以致谢 参考文献2 + + 2 + 6 + 2 + 5 + ` ,1 , Fargasova A. 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Results indicated that the antagonistic effect 2 + 2 + znic and lead was obvious in clam jointly exposedto zinc and lead ( Zn50g / L and Pb25g / L) . MT μμvaried with exposure concentrations of zinc and lead and the effect of lead was significant. Key wods heavy etals，etallothionein，joint toxicity，antagonistic effect rmmm