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海水铜铅及环境因子对菲律宾蛤仔生物标志物的影响研究

作　者: 高鹰
导　师: 孟范平
学　校: 中国海洋大学
专　业: 环境科学
关键词: 生物标志物铜铅菲律宾蛤仔环境因子
分类号: X174
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着沿海地区工农业经济的迅猛发展,大量重金属经由河流输送入海,使河口、海湾以及近岸海域常常受到重金属的污染。重金属在海洋环境中能够持久存在,当积累到一定浓度时,可对海洋生物产生有害的生态生理学影响甚至引起死亡,因此,对海水重金属污染进行监测及生态风险性评价十分必要。生物体内的金属硫蛋白（MTs）和氧化逆境指标是重金属毒性监测中常用的2类生物标志物。但是,不同物种的同一种生物标志物对相同污染逆境的响应存在较大差异,显示在重金属生物监测方面应根据物种选择适宜的生物标志物种类。作为海水重金属的指示生物,菲律宾蛤仔（Ruditapes philippinarum）广泛分布于我国南北海域底栖环境中。然而,各地海水的温度、盐度、pH值以及DO含量存在很大差异,如果这些环境因子的波动对生物标志物水平产生直接或间接干扰,将无法合理解析海域现场生物标志物的测定结果。本研究以菲律宾蛤仔作为海洋中的代表性双壳类动物,以Cu²⁺和Pb²⁺作为海洋环境中的代表性重金属,分别采用含Cu²⁺和Pb²⁺的人工海水对菲律宾蛤仔进行暴露培养,同步测定7种生物标志物（SOD、CAT、GSH、GSSG、GPx、GST、MTs）的水平随暴露浓度和时间的变化,根据响应灵敏性及相关性分析,筛选适于指示海水低浓度Pb和Cu的生物标志物;在此基础上,研究生物标志物对Cu²⁺或Pb²⁺的响应值随环境因子（海水温度、盐度、pH和DO）的变化,辨析环境因子对海水重金属生物监测的干扰作用,为将生物标志物应用于海水重金属的灵敏、快速、准确监测提供技术依据。所得到的主要结论如下:（1）低浓度（0.1¹00μg/L）Pb²⁺暴露期间,蛤仔鳃和内脏的7种生物标志物变化趋势显示,暴露5d后,两种组织中除MT、CAT对Pb²⁺敏感性较低外,其他生物标志物均有最大程度的诱导。内脏的SOD、GSH、GSSG、GST诱导量与海水中Pb²⁺浓度之间存在显著相关性,因而适于作为海水低浓度Pb²⁺的生物标志物。蛤仔的抗氧化防御系统对Pb²⁺入侵具有重要抵抗作用,其中,鳃的SOD与GST、GSSG以及内脏SOD与GPx之间具有显著的功能协同性。（2）低浓度（5⁸0μg/L）Cu²⁺暴露7d期间,蛤仔鳃和内脏的7种生物标志物变化趋势显示,暴露3d后,两种组织中除MTs对Cu²⁺敏感性不高外,其它标志物均显示出较大的变化率。鳃的GST活性与Cu²⁺浓度之间存在显著负相关性,而其他标志物与Cu²⁺浓度的相关性较差,因此,鳃的GST是海水低浓度Cu²⁺的理想生物标志物。蛤仔的抗氧化防御系统对Cu²⁺入侵具有重要抵抗作用,其中,GST、GSH、GSSG及GPx之间存在一定的功能协同性。（3）海洋环境因子对重金属污染胁迫下蛤仔生物标志物的响应具有一定影响,其中,温度和缺氧的影响较大,因此,在实际应用上述筛选的生物标志物进行海水重金属生物监测时应充分予以注意。在温度8²3℃范围内,蛤仔内脏SOD、GSH、GST活性（或含量）均随着温度升高而升高,23℃时达到最高值。海水缺氧（DO 1.5mg/L）导致内脏SOD活性升高和GSH含量降低,并增强了Pb²⁺对GSSG的诱导程度。海水盐度12²8时,内脏的SOD、GST活性无显著变化,GSH、GSSG含量分别在盐度20³2和盐度28³2时内保持稳定。内脏SOD活性在海水pH值为7.0⁹.0时无显著变化;pH值在7.5⁹.0范围内波动,基本不会引起内脏GSH、GSSG含量以及GST活性的明显变化。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-12
1 引言  12-29
  1.1 生物监测与生物标志物的概念  12-13
  1.2 生物标志物在大型环境监测项目中的应用概况  13-14
  1.3 水环境中重金属的MBMs 结构与功能  14-16
    1.3.1 MTs 的结构与功能  14-15
    1.3.2 HSP70 的结构与功能  15
    1.3.3 抗氧化防御系统的结构与功能  15-16
  1.4 双壳类动物的MBMs 对海水重金属响应的研究进展  16-23
    1.4.1 双壳类MTs 对海水重金属的响应特征  17-19
    1.4.2 双壳类HSP70 对海水重金属的响应特征  19-20
    1.4.3 双壳类抗氧化防御系统对海水重金属的响应特征  20-23
  1.5 环境因子对生物标志物响应的影响研究现状  23-27
    1.5.1 温度  25-26
    1.5.2 盐度  26
    1.5.3 pH 值  26-27
    1.5.4 溶解氧  27
  1.6 科学问题的提出与本研究的目的内容  27-29
    1.6.1 科学问题的提出  27-28
    1.6.2 本研究的目的意义  28
    1.6.3 本研究的主要研究内容  28-29
2 海水低浓度 Pb~(2+)对菲律宾蛤仔生物标志物的影响  29-48
  2.1 引言  29-30
  2.2 材料、仪器与方法  30-37
    2.2.1 材料与试剂  30-32
    2.2.2 仪器  32
    2.2.3 方法  32-37
    2.2.4 数据处理  37
  2.3 结果与分析  37-42
    2.3.1 蛤仔SOD 和CAT 活性随Pb~(2+)浓度和时间的变化  37-38
    2.3.2 蛤仔GSH 和GSSG 含量随Pb~(2+)浓度和时间的变化  38
    2.3.3 蛤仔GPx 活性随Pb~(2+)暴露浓度和时间的变化  38-39
    2.3.4 蛤仔GST 活性随Pb~(2+)暴露浓度和时间的变化  39-41
    2.3.5 蛤仔MTs 含量随Pb~(2+)暴露浓度和时间的变化  41-42
  2.4 讨论  42-46
    2.4.1 菲律宾蛤仔氧化逆境指标和MTs 对Pb~(2+)的响应规律  42-44
    2.4.2 Pb~(2+)暴露后蛤仔中各生物标志物的响应协同性  44
    2.4.3 适于指示海水低浓度Pb~(2+)污染的蛤仔生物标志物确定  44-46
  2.5 小结  46-48
3 海水低浓度 Cu~(2+)对菲律宾蛤仔生物标志物的影响  48-59
  3.1 引言  48-49
  3.2 材料仪器与方法  49-51
    3.2.1 材料与试剂  49
    3.2.2 仪器  49
    3.2.3 方法  49-50
    3.2.4 数据处理  50-51
  3.3 结果与分析  51-54
    3.3.1 蛤仔GSH、GSSG 及GPx 随Cu~(2+)浓度和时间的变化  51
    3.3.2 蛤仔CAT 活性随Cu~(2+)暴露浓度和时间的变化  51-53
    3.3.3 蛤仔GST 活性随Cu~(2+)暴露浓度和时间的变化  53-54
    3.3.4 蛤仔MTs 含量随Cu~(2+)暴露浓度和时间的变化  54
  3.4 讨论  54-58
    3.4.1 菲律宾蛤氧化逆境指标和MTs 对Cu~(2+)的响应规律  54-56
    3.4.2 Cu~(2+)暴露后蛤仔中各生物标志物的响应协同性  56-57
    3.4.3 适于指示海水低浓度Cu~(2+)污染的蛤仔生物标志物确定  57-58
  3.5 小结  58-59
4 环境因子对暴露于重金属的菲律宾蛤仔生物标志物影响  59-71
  4.1 引言  59-60
  4.2 材料、仪器与方法  60-62
    4.2.1 材料与试剂  60
    4.2.2 仪器  60
    4.2.3 方法  60-61
    4.2.4 数据处理  61-62
  4.3 结果与分析  62-67
    4.3.1 环境因素对暴露于Pb~(2+)的蛤仔内脏生物标志物的影响  62-66
    4.3.2 环境因子变化对暴露于Cu~(2+)的蛤仔生物标志物的影响  66-67
  4.4 讨论  67-70
    4.4.1 海水温度波动对重金属胁迫下蛤仔生物标志物响应的干扰分析  68
    4.4.2 海水溶解氧对重金属胁迫下蛤仔生物标志物响应的干扰分析  68-69
    4.4.3 海水盐度对重金属胁迫下蛤仔生物标志物响应的干扰分析  69
    4.4.4.海水 pH 值对重金属胁迫下蛤仔生物标志物响应的干扰分析  69-70
  4.5 小结  70-71
5 结论与展望  71-73
  5.1 结论  71-72
  5.2 今后的研究方向  72-73
参考文献  73-81
致谢  81-82
个人简历  82
在学期间发表的学术论文  82

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