重金属Cd2+、Pb2+ 和Zn2+ 对泥鳅 DNA损伤的研究

采用单细胞凝胶电泳技术(SCGE),研究重金属Cd2 、Pb2 、Zn2 在不同暴露时间(1—35d)、单一重金属离子不同暴露浓度(0.05mg/L、0.5mg/L、5.0mg/L)或混合重金属离子(Cd2 Pb2 、Cd2 Zn2 、Pb2 Zn2 、Cd2 Pb2 Zn2 )相同浓度(0.5mg/L)条件下对泥鳅肝胰脏细胞核DNA的损伤作用。以带彗尾核DNA百分率和彗尾长度(TL)与核直径(D)比值为指标,探讨DNA损伤级别与处理浓度间的相关性。结果显示,随着处理时间的延长,带彗尾核DNA百分率和TL/D值均呈上升趋势,5.0mg/L Zn2 组28d时带彗尾核DNA百分率最高(84.85%),35d的TL/D值亦为所有组中最高(2.50);对DNA损伤作用,初期以1级损伤为主,7d后以3级损伤为主,且损伤率超过80%;Cd2 、Pb2 和Zn2 之间的联合毒性表现复杂,但总体表现为Cd2 存在时能增强Pb2 或Zn2 对DNA的损伤作用。总之,重金属Cd2 、Pb2 和Zn2 对泥鳅肝胰脏细胞核DNA损伤具有明显的浓度和时间效应,利用SCGE技术可对水环境污染导致的生物基因毒性作用进行监测。     

Effects of Zn2+ and Cu2+ on loach ovaries and ova development

This study compared the accumulation of Zn2+and Cu2+in the ovaries and ova of loaches under different concentrations of Zn2+(1.00, 2.50 and 5.00 mg/L respectively) and Cu2+(0.10, 0.25 and 0.50 mg/L respectively). The results showed that both Zn2+and Cu2+accumulated in the ovaries, and that the relationship between accumulation and time was linear over 20 days of exposure. The accumulation of the metals in ovaries was closely related to the concentration of exposure in the solutions(P<0.05), and was obviously affected by the time and doses. However, the Cu2+concentration was significantly higher than Zn2+(P<0.05). The development level of ova in the ovaries also correlated with the concentration and exposure period in the Zn2+and Cu2+solutions.     

Cu2+和Zn2+对西藏拟溞存活、生长和生殖的影响

在温度(150.5)C,盐度15.50.5的条件下,研究了Cu2+和Zn2+对西藏拟溞(DaphniopsistibetanaSars)存活、生长和生殖的影响。结果表明,西藏拟溞在各Cu2+活度组中的存活率差异不显著,而在10-8.60mol/L组中的体长增长率显著高于其他各组。当水环境中Cu2+活度为10-8.30和10-8.13mol/L时,西藏拟溞的内禀增长率(rm)为0.2211和0.2171/d,显著高于对照组,而西藏拟溞在不同Cu2+活度组中的产卵率均高于对照组,为0.9705-1.1742。西藏拟溞在各Cu2+活度组中的存活率和生长率差异均不显著。当Zn2+活度为10-7.04-10-6.82mol/L时,西藏拟溞的rm为0.2249-0.2296/d,显著高于对照组。西藏拟溞在Zn2+活度为10-7.04mol/L组中的产卵率最大,为1.0178,10-6.82mol/L组次之,为0.867。当Zn2+活度为10-7.04-10-6.82mol/L时,西藏拟溞一生生殖次数显著高于对照组(1.58),为1.92-2.17次。因此,综合来看,当水环境中的Cu2+活度为10-8.60-10-8.13mol/L、Zn2+活度为10-7.04-10-6.82mol/L时能明显的促进西藏拟溞的种群增长、发育和生殖。论文讨论了Cu2+和Zn2+对西藏拟溞的促长机理。       

匍茎翦股颖对Cu2+、Zn2+、Cd2+与Pb2+ 胁迫的生长响应与阈限浓度

采用砂培法,研究了匍茎翦股颖对Cu2+、Zn2+、Cd2+与Pb2+胁迫的生长响应及阈限浓度,结果表明:种子萌发率随着4种重金属浓度的增加而下降。对株高的影响是当重金属浓度小于100mg/L时会促进株高生长,高于100mg/L则产生抑制作用。Cu2+显著抑制根系生长,并随浓度的增加抑制效应愈加显著;在Cu2+浓度为600mg/L时匍茎翦股颖的根长比对照下降了93.75%。Cu2+、Zn2+、Pb2+浓度小于200mg/L时会促进地上生物量的增加,但高于200mg/L时,地上生物量会随着3种重金属的增加而减少。Cu2+、Zn2+浓度小于100mg/L或Cd2+、Pb2+浓度小于200mg/L会增加叶绿素的含量,高浓度会降低叶绿素的含量;Cd2+在浓度为600mg/L时显著降低叶绿素含量,与对照相比,下降了43.55%。匍茎翦股颖生长的综合效应分析表明,匍茎翦股颖对Cu2+胁迫最敏感,具有较低的阈限浓度,而Zn2+胁迫对匍茎翦股颖的生长影响最小,阈限浓度相对较高。     

几种重金属离子对光倒刺鲃胚胎发育的毒性

在水温24～26℃条件下,采用半静止式生物毒性实验法,分析了不同浓度的Cu2 、Zn2 、Cd2 对光倒刺纪(Spinibarbus hollandi)胚胎发育的毒性效应,以及Cu2 -Cd2 、Pb2 .-Zn2 对光倒刺钯胚胎发育的联合毒性效应.结果表明,在各种不同浓度的重金属离子溶液实验组中胚胎的孵化率均较低,与对照组差异极显著(P＜0.01);各种重金属在胚胎发育过程中引起各种畸形;除了Cu2 ≥0.10 mg/L、Cu2 -Cd2 ≥0.50 mg/L、Pb2 -Zn2 ≥2.00 mg/L实验组会促进胚胎发育速率外,其余各种离子溶液的各实验组均在不同程度上减慢胚胎的发育速率.3种重金属对光倒刺(鱼巴)胚胎发育的毒性效应表现为Cu2 ＞Cd2 ＞Zn2 .Cu2 、Cd2 、Zn2 、Cu2 .-Cd2 混合、Pb2 -Zn2 混合离子对光倒刺(鱼巴)胚胎发育的安全浓度分别为0.009 ms/L、0.065 mg/L、0.023mg/L、0.011mg/L、0.523 mg/L.Cu2 与Cd2 对光倒刺(鱼巴)胚胎的联合毒性为拮抗作用.     

镉和铅对鲫鱼肝胰脏过氧化氢酶活性的影响

采用急性毒性实验方法,研究了不同ρCd2+和ρPb2+及二者混合溶液,染毒24、48、72、96 h后,对鲫鱼肝胰脏过氧化氢酶(CAT)活性的影响.结果表明:在实验剂量范围(ρCd2+为0.5～6.0 mg/L,ρPb2+为10.0～40.0 mg/L),0.5、2.0 mg/L的Cd2+对CAT活性有诱导作用,6.0 mg/L的Cd2+对CAT活性有抑制作用;Pb2+胁迫对CAT活性随着染毒时间的延长而逐渐降低;2.0 mg/L Cd2+与20.0 mg/L Pb2+混合胁迫对CAT活性有明显的诱导作用;0.5mg/L Cd2++10.0 mg/L Pb2+,6.0 mg/L Cd2++40.0 mg/L Pb2+混合胁迫对CAT活性有明显抑制作用.Cd2+和Pb2+胁迫对CAT活性的影响呈剂量效应,二者关系曲线为抛物线,抛物线顶点是鲫鱼对Cd2+和Pb2+污染从适应到中毒反应的阈值,可间接作为检测环境污染情况的指标.     

铅、铬胁迫对大弹涂鱼血细胞遗传损伤的彗星实验检测

通过彗星实验研究重金属Pb、Cr对大弹涂鱼的外周血细胞的影响。用不同浓度的Pb、Cr对大弹涂鱼外周血细胞进行1 h的染毒后通过单细胞凝聚电泳检测DNA损伤情况。结果表明国标浓度的Pb（0.005 mg/L）、Cr（0.05 mg/L）对大弹涂鱼外周血细胞均无明显影响;而国标10倍、100倍和1000倍浓度的Pb或Cr胁迫均会造成血细胞DNA损伤,且离子浓度与血细胞DNA的损伤程度间均存在＂剂量-效应＂,即浓度越高,DNA损伤越严重。因此大弹涂鱼血细胞可作为评价重金属遗传损伤毒性效应的敏感性生物标志物。     

外源铅、铜胁迫对不同基因型谷子幼苗生理生态特性的影响

采用盆栽土培法,研究了4种基因型谷子幼苗对Pb2+、Cu2+胁迫的生长响应、DNA损伤及吸收积累、迁移特性。结果表明,D2-8、安06、黄米和朝谷幼苗对Pb2+、Cu2+的平均耐性指数分别为0.87、0.81、0.78、0.71和0.96、0.97、0.79、0.74。在400 mg/kg Pb2+、Cu2+浓度下,4种谷子幼苗叶绿素a、b总量分别为对照的33.3%、52.6%、37.5%、49.4%和113.5%、72.3%、51.9%、75.6%,而叶绿素a/b值均高于对照。Pb2+胁迫下4种谷子幼苗中可溶性蛋白质和DNA含量随浓度升高逐渐下降,Cu2+处理组则表现为低浓度(≤100 mg/kg)的促进和高浓度(≥200 mg/kg)的抑制效应。4种谷子幼苗的DNA增色效应值在Pb2+、Cu2+胁迫下均表现为先上升后下降的趋势,其中Pb2+对朝谷和D2-8的增色效应影响较大,而Cu2+对朝谷和安06的影响最为明显。D2-8和朝谷对Pb2+、Cu2+的吸收富集能力高于安06和黄米,D2-8和安06对Pb2+、Cu2+的转运能力大于朝谷和黄米。总体来看,Pb2+对谷子幼苗的生理生态影响和遗传毒害效应大于Cu2+,4种基因型谷子对Pb2+胁迫的耐性顺序为安06>D2-8>黄米>朝谷,对Cu2+的耐性顺序为D2-8>安06>朝谷>黄米。     

发状念珠蓝细菌细胞对Cu2+、Cr2+和Pb2+胁迫的响应

[目的] 对发状念珠蓝细菌细胞进行重金属离子Cu2+(CuSO4)、Cr2+(CrCl2)和Pb2+(PbCl2)胁迫,探讨发状念珠蓝细菌细胞对重金属离子胁迫的响应.[方法] 25℃,80 μmol/(m·s)光照下,BG11培养液培养发状念珠蓝细菌,利用不同浓度(0、0.1、1.0、10、100 mg/L) Cu2+、Cr2+和pb2+胁迫发状念珠蓝细菌细胞,测定其质膜透性、超氧化物歧化酶活性、丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量以及海藻糖含量,分析发状念珠蓝细菌细胞对重金属离子胁迫的响应.[结果] 在Cu2、Cr2和pb2胁迫下,发状念珠蓝细菌细胞的外渗率和丙二醛(malondialdehyde)含量随着重金属离子浓度的升高而升高,相对渗透率和膜脂过氧化水平的变化趋势一致.超氧化物歧化酶(superoxide dismutase)活性随重金属离子浓度的升高先升后降,脯氨酸含量随着重金属离子处理浓度的升高,呈先降后升的趋势,可溶性糖含量随浓度的增大而减少.[结论] 低浓度的重金属离子可以诱导发状念珠蓝细菌细胞产生结构和生理的应激响应,高浓度会导致发状念珠蓝细菌细胞膜结构和功能的严重损害.     

铜和镉胁迫对海洋青鳉摄食行为的影响

以海洋青鳉(Oryzias melastigma)为试验动物, 分析了铜和镉两种重金属离子胁迫对海洋青鳉摄食行为特征的影响, 包括摄食响应时间、摄食量、摄食成功率和摄食效率等参数。结果显示, 随着Cu2+浓度的升高, 开始时, 海洋青鳉的摄食量有所升高, 当Cu2+浓度达到0.087 mg/L时有最大的摄食量和最短的摄食响应时间。随后, 摄食量出现下降, 在0.174 mg/L时达到最低。低浓度的Cu2+还能提高海洋青鳉的摄食成功率和摄食效率, 而Cu2+的高浓度和长时间暴露则降低海洋青鳉的摄食成功率和摄食效率。Cd2+对海洋青鳉的摄食行为具有明显的抑制效应, Cd2+抑制海洋青鳉摄食的最低可见效应浓度为 0.65 mg/L, 摄食量、摄食成功率和摄食效率均随着Cd2+浓度的升高而降低。此外, 在Cu2+和Cd2+胁迫下, 对食物的响应时间有性别差异, 雌性显著短于雄性, 还存在群体显著短于个体等现象。     

Effects of heavy metals Cd2+, Pb2+ and Zn2+ on DNA damage of loach Misgurnus anguillicaudatus

The effects of heavy metals Cd2+, Pb2+ and Zn2+ at 0.05, 0.5 and 5.0 mg/L level and their interactions at 0.5 mg/L level on DNA damage in hepatopancreas of loach Misgurnus anguillicaudatus for 1-35 days exposure were examined by single cell gel electrophoresis (SCGE). For each test group, 20 loaches with similar body size (5.17-7.99g; 11.79-13.21 cm) were selected and kept in aquaria with dechlori-nated water at (22±1)℃ and fed a commercial diet every 48 h. According to the percentage of damaged DNA with tail and its TL/D (tail length to diameter of nucleus) value, the relationship between DNA damage degree and heavy metal dose and exposure time was determined. Results showed that the percentage of damaged DNA and the TL/D value were increased with the prolonged exposure time. The highest percentage (84.85%) of damaged DNA was shown in 5.0 mg/L Zn2+ group after 28 days exposure and the biggest TL/D value (2.50) in all treated groups after 35 days exposure. During the first treated week, the damnification of DNA was mainly recognized as the first level, after that time, the third damaged level was mostly observed and the percentage of damaged DNA was beyond 80%. The joint toxic effects among Cd2+, Pb2+ or Zn2+ revealed much complexity, but it generally displayed that the presence of Cd2+ could enhance the genotoxicity of Pb2+ or Zn2+. In conclusion, the results suggested that there was a significant time-and dose-depended relationship between the heavy metal and DNA damage in hepatopancreas of loach, and SCGE could represent a useful means to evaluate the genotoxicity of environmental contamination on aquatic organisms.     

铜对梨形环棱螺抗氧化酶活性和金属硫蛋白含量的影响

本实验采用暴露重金属的方法,研究了不同浓度硫酸铜（Cu2+ 分别为0、0.005、0.01、0.02、0.05 mg/L）在不同暴露时间（0—14d）下对梨形环棱螺（Bellamya purificata）过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽硫转移酶（GST）的活性、还原性谷胱甘肽（GSH）和金属硫蛋白（MT）含量的影响,以探讨Cu2+ 对梨形环棱螺的氧化损伤及其防御作用的机理,并为水环境Cu2+ 污染的早期诊断及生态风险评价提供科学的依据。结果表明：Cu2+对梨形环棱螺肝脏和鳃中CAT、SOD、GST、GSH 和MT 均有明显影响,表现出时间剂量效应。SOD在前4天、CAT在前3天酶活性总体上表现出诱导趋势, GST在前4天酶活性处于诱导状态,随着暴露时间的延长,酶活性下降,到第5天时表现出抑制趋势;随着时间的进一步增长,至14d时, 0.005 mg/L剂量组酶活性维持在正常值附近波动, 0.01 mg/L剂量组酶活性被诱导, 0.02 mg/L剂量组酶活性在肝脏中表现为诱导而在鳃中则被抑制,0.05 mg/L剂量组酶活性被抑制。肝脏和鳃GSH含量的变化与GST相似,在短时间内表现出诱导效应,肝脏GSH在暴露的前5天、鳃GSH在暴露的前4天均处于诱导状态,随着暴露时间的延长,0.005 mg/L剂量组表现出诱导,0.05 mg/L剂量组则受到抑制。MT在整个实验期间均处于诱导状态,各剂量组在0.5d被极显著诱导,随后MT含量出现起伏波动,有上升和下降,至第14天时达到一稳定水平。其中,0.01 mg/L剂量组肝脏的MT在整个实验期间均被极显著地诱导（P <0.01）,0.01 mg/L 剂量组的鳃组织MT除第10天外也被极显著诱导（P <0.01）。在暴露14d时,除0.05 mg/L剂量组的肝脏MT外,其余处于极显著诱导状态（P <0.01）。     

Effects of heavy metals Cd2+, Pb2+ and Zn2+ on DNA damage of loach Misgurnus anguillicaudatus

The effects of heavy metals Cd²⁺, Pb²⁺ and Zn²⁺ at 0.05, 0.5 and 5.0 mg/L level and their interactions at 0.5 mg/L level on DNA damage in hepatopancreas of loach Misgurnus anguillicaudatus for 1–35 days exposure were examined by single cell gel electrophoresis (SCGE). For each test group, 20 loaches with similar body size (5.17–7.99 g; 11.79–13.21 cm) were selected and kept in aquaria with dechlorinated water at (22±1)°C and fed a commercial diet every 48 h. According to the percentage of damaged DNA with tail and its TL/D (tail length to diameter of nucleus) value, the relationship between DNA damage degree and heavy metal dose and exposure time was determined. Results showed that the percentage of damaged DNA and the TL/D value were increased with the prolonged exposure time. The highest percentage (84.85%) of damaged DNA was shown in 5.0 mg/L Zn²⁺ group after 28 days exposure and the biggest TL/D value (2.50) in all treated groups after 35 days exposure. During the first treated week, the damnification of DNA was mainly recognized as the first level, after that time, the third damaged level was mostly observed and the percentage of damaged DNA was beyond 80%. The joint toxic effects among Cd²⁺, Pb²⁺ or Zn²⁺ revealed much complexity, but it generally displayed that the presence of Cd²⁺ could enhance the genotoxicity of Pb²⁺ or Zn²⁺. In conclusion, the results suggested that there was a significant time-and dose-depended relationship between the heavy metal and DNA damage in hepatopancreas of loach, and SCGE could represent a useful means to evaluate the genotoxicity of environmental contamination on aquatic organisms. __________ Translated from Acta Hydrobiologica Sinica, 2006, 30(4): 399–403 [译自: 水生生物学报]     

4种重金属离子对多刺裸腹溞的联合毒性效应

在研究了铜、铅、镉和锌4种单一因子对多刺裸腹溞（Moina macrocopa）急性毒性作用基础上,采用Marking 相加指数法研究了联合毒性效应.实验结果表明：4种重金属离子的毒性大小依次为Cd2＋＞Cu2＋＞Pb2＋＞Zn2＋,对多刺裸腹溞48h的LC50分别为0.0076mg/L,0.0306mg/L,0.0532mg/L,0.3568mg/L;Pb2＋-Cu2＋-Cd2＋、Pb2＋-Zn2＋-Cd2＋3种离子和Cu2＋-Pb2＋-cd2＋-Zn2＋4种离子共存时的毒性效应表现为拮抗作用;Cu2＋-Zn2＋-Cd2＋和Pb2＋-cu2＋-Zn2＋共存时的联合毒性较为复杂,三者浓度比1：1：1时表现为协同作用,而毒性比1∶1：1时在24h内表现为协同作用,至48h时为拮抗作用.     

Pb2+、Cd2+对3种水生动物致毒效应影响的比较研究

在特定时间（12、24、48、72h）内,研究了Pb^2＋和Cd^2＋对草履虫（Paramecium caudatum）、三角涡虫（Dugesia japonica）和中华圆田螺（Cipangopaludia viviparrus）3种水生动物的单一和联合毒性效应.结果表明：在同等条件下,Cd^2＋对三者的致毒效应都明显强于Pb^2＋;3种动物中,草履虫最敏感,而圆田螺耐受能力最强;随单一毒物浓度的增大以及暴露时间的延长,两者的致毒效应都显著增大,表现出明显的浓度—效应和时间—效应关系;二者复合作用时,对3种动物的致毒效应主要表现为与二组分的浓度比例有关.复合致毒效应也表现出了明显的浓度—效应关系,并且浓度和暴露时间的交互作用对3种水生动物毒性都有显著的影响.     

利用彗星试验检测Cu2+对驯化蚯蚓的基因损伤

为研究Cu2+对驯化蚯蚓的损伤影响,将赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)在非致死浓度(100mgCu2+·kg-1)下驯化培养2周,以未驯化的蚯蚓为对照,测定Cu2+对驯化及未驯化蚯蚓的急性毒性,并通过彗星试验(cometassay)观察铜胁迫下(400mg·kg-1)驯化后蚯蚓基因损伤的动态变化。结果显示:14d时,Cu2+对驯化蚯蚓和未驯化蚯蚓的半致死浓度(LC50)分别为321.83～542.45和230.83～342.91mg·kg-1,驯化后蚯蚓的存活率得到显著提高。彗星试验结果表示:蚯蚓体腔细胞的尾长、尾部DNA含量以及尾矩呈非正态分布,在11和14d时,驯化后的蚯蚓基因损伤程度明显比未驯化蚯蚓低。彗星试验是检测Cu2+对蚯蚓活体基因损伤的有效手段,蚯蚓体的DNA损伤可以作为指示重金属污染物影响的生物标志物。     

铅锌胁迫下轮叶黑藻的吸附水平及生理响应

为探讨铅锌胁迫下轮叶黑藻(Hydrilla verticillate)的吸附水平及生理响应, 分别设置不同Pb2+(浓度梯度为0、0.01、0.05、0.10和0.20 mg/L)、Zn2+(浓度梯度为0、0.05、1.00、2.00和4.00 mg/L)浓度单一和复合胁迫轮叶黑藻28d, 测定其对铅锌的吸附量, 叶绿素a、叶绿素b、丙二醛(MDA)和总抗氧化能力(T-AOC)含量, 以及超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性变化。结果显示: 高浓度(≥1.00 mg/L)的Zn2+可促进轮叶黑藻对Pb2+的吸收, 对Zn2+的吸附主要受Zn2+处理浓度的影响; 低浓度Pb2+和Zn2+可以促进叶绿素的合成, 高浓度(浓度≥1.00 mg/L)胁迫则抑制叶绿素的合成; 受到胁迫时其抗氧化系统会迅速作出反应, 但一定浓度的Pb2+与Zn2+在单一和复合胁迫下, 抗氧化系统受限, 说明抗氧化系统不能正常运转, 机体受到损伤。研究结果为轮叶黑藻在重金属修复中的应用提供一定的理论依据。