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海洋和淡水青鳉中砷的生物累积和转化
Alternative TitleBioaccumulation and Biotransformation of arsenic in marine and freshwater medaka
陈李招
Thesis Advisor张黎
2018
Degree Grantor南海海洋研究所
Degree Name博士
Degree Discipline海洋生物学
Keyword无机砷,淡水青鳉,海洋青鳉,生物累积,生物转化
Abstract砷(As)是一种在自然界广泛分布的有毒类金属元素。高浓度的无机砷会对淡水和海洋鱼类产生较强的毒性,并且可以通过食物链传递对处于更高营养级水平的生物以及人类构成威胁。淡水和海洋鱼类中砷的生物累积和转化差异较大,但是造成这种差异的原因和机制尚不清楚。本论文深入研究了两种广盐性青鳉属鱼类中砷的生物累积和转化异同,并进一步探究了盐度驯化对砷的生物累积和转化的影响,期望解析淡水和海洋鱼类中砷的生物累积和转化异同机制,加深我们对砷的生态毒理机制与鱼类环境适应性方面的理解,也有助于我们更加科学的进行水环境监测与水产品安全管理,具备理论创新和实际应用方面的意义。该研究主要分为三个部分,主要研究结果如下:桂系青鳉(Oryzias mekongensis)中砷背景值较低(0.48?0.58 μg/g),这可能与其对砷的吸收速率常数(ku)低和排泄速率常数(ke1)高有关。桂系青鳉水相暴露于100 μg/L As(III)和As(V) 28天后,鱼体内总砷含量随着暴露时间增加1.5?3.3倍,但后期保持不变甚至下降。无机砷暴露后,As(V)的吸收减少,As(III)的排泄增加,说明桂系青鳉可以通过减少吸收和/或增加排泄来减少砷的生物累积,产生适应性。处理组鱼体内有机砷成为主要砷形态(50.1?69.3%),而对照组中无机砷(53.6?56.4%)和有机砷比例(43.6?46.4%)相当,说明桂系青鳉可以提高生物转化能力适应外界砷暴露环境。100 μg/L As(V)暴露28天后,桂系青鳉中As(V)的96-h LC50显著性增加1.3倍,从16.7 mg/L提高至21.4 mg/L,说明桂系青鳉对As(V)的耐受性增加,这可能与其体内砷的生物累积减少和生物转化增加有关。海洋青鳉(Oryzias melastigma)中砷背景值较高(1.2?1.3 μg/g),这可能与其对砷的吸收较高有关。海洋青鳉水相暴露于100 μg/L As(III)和As(V) 28天后,鱼体内总砷含量无显著性变化。无机砷暴露后,As(III)的吸收减少,As(V)的排泄增加,说明海洋青鳉也可以通过减少吸收和/或增加排泄来控制砷的生物累积,但与桂系青鳉的调控机制略有差异。对照组鱼体内有机砷(79.2?79.3%)为主,无机砷(20.7?20.8%)较少,而处理组中无机砷比例在暴露初期有所增加,有机砷比例保持不变。与无机砷变化相一致,丙二醛(MDA)含量、非酶类抗氧化系统谷胱甘肽(GSH)含量和酶类抗氧化系统(超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、过氧化物酶POD和谷胱甘肽-S转移酶GST)活性先增加后减少,说明无机砷的增加会诱导氧化应激压力,但机体可以激活抗氧化系统维持体内氧化平衡。另外,GST活性与总砷、无机砷和有机砷含量均存在线性相关关系,说明GST在砷的生物转化和解毒过程中起着重要的作用。将淡水和海水驯化后的海洋青鳉水相暴露于300 μg/L As(V)下30天,海洋青鳉中总砷含量随着暴露时间显著性增加1.5?2.3倍,总砷含量不受盐度驯化影响。不同盐度下对照组鱼体内各砷形态百分比存在显著差异,而处理组中各砷形态含量显著性增加,且As(V)、MMA和AsB含量受盐度影响,这可能与鱼类渗透压调节有关。不同盐度下对照组鱼体内GST活性有显著差异,海水驯化处理组中GSH含量显著增加,而且其GST活性显著高于淡水驯化组。海洋青鳉中GST omega (GSTΩ)和三价砷甲基转移酶(AS3MT)基因均有表达但不受盐度驯化和无机砷暴露影响。因此,盐度会影响海洋青鳉中砷的生物转化,但不会影响砷的生物累积和生物转化相关酶类基因的表达水平。本研究比较了桂系青鳉和海洋青鳉中无机砷的毒性、生物累积和转化异同,并解析了盐度对砷的生物累积和转化的影响。证实淡水和海洋青鳉中砷的生物累积存在差异,造成这种差异的主要原因是生物动力学差异;证实淡水和海洋青鳉中砷的生物转化能力存在差异,这可能与AsB的渗透压调节功能有关;揭示了淡水和海洋青鳉可以通过减少生物累积和增加生物转化来适应外界砷暴露环境。这些研究结果对揭示砷的生态毒理学机制具有重要的参考意义,同时也为更全面地评估砷的环境风险提供科学支持。
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/18011
Collection学位论文(博士)
Recommended Citation
GB/T 7714
陈李招. 海洋和淡水青鳉中砷的生物累积和转化[D]. 南海海洋研究所,2018.
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