水体Cu对无齿相手蟹（Sesarma dehaani）毒性作用机制的研究

摘要

本研究以无齿相手蟹作为研究对象，综合形态学、生理学、生物化学的方法和技术，辅以电子显微镜、生化酶学、微量元素分析等手段，探讨了水体Cu2+对无齿相手蟹的毒性作用机制。主要研究结果与结论如下： 1.水体Cu2+在无齿相手蟹体内的积累、分布和毒性作用通过在水环境中添加不同浓度的Cu2+，观察其对无齿相手蟹的急性和亚急性毒性作用。结果表明，所有对照组无齿相手蟹全部存活。42mg/l Cu2+浓度处理组的蟹在24h内全部死亡.经计算得出Cu2+对无齿相手蟹成蟹的24、48、72和96h的LC50分别是21.33、16.59、15.18和14.18mg/l，并得到安全浓度为0.14 mg/l。采用单因子梯度试验，研究在水中添加0.00、0.01、0.10、1.00、5.00和7.50 mg/l Ca2+后Cu2+在无齿相手蟹主要组织器官中的分布情况。结果表明：随着水体中Cu2+浓度的升高，蟹外壳、鳃和肝胰腺中Cu2+的含量均随之增加。其中肝胰腺增加最多，鳃次之，外壳最少。当水体中Cu2+浓度为7.50mg/l时肝胰腺中Cu2+的含量达到了0.2864mg/g，为对照组的8.2倍，是相同Cu2+浓度处理组外壳和鳃中Cu2+含量的4.3倍和2.3倍，即随着水体中Cu2+浓度的升高，肝胰腺是无齿相手蟹Cu2+蓄积的重要靶器官。 2.水体Cu2+对无齿相手蟹细胞和组织器官的影响采用生态学单因子梯度试验，观察在水体中添加0.00、0.01、0.10、1.00、5.00和7.50 mg/l的Cu2+对无齿相手蟹鳃显微结构的影响。结果表明，0.01 mg/lCu2+处理组鳃与对照组鳃相比无显著差异。随着水体中Cu2+浓度的升高，鳃轴血腔中血细胞数量增多：鳃叶肿胀，鳃叶上皮层变薄，血腔增大；角质膜拱起、断裂、溶解甚至瓦解，角质膜与上皮细胞层出现较大的空泡；上皮细胞排列混乱，血细胞肿胀；部分上皮细胞坏死，一些上皮细胞冲出瓦解了的角质膜，血细胞与上皮细胞混在一起。鳃叶顶端上皮被破坏，大量上皮细胞进入亚几丁质空间，亚几丁质空间变窄，有的甚至几乎消失。本研究结果显示高浓度的Cu2+对无齿相手蟹鳃显微结构造成明显的损伤。 本研究进一步观察了水体中添加0.00和7.50 mg/l的Cu2+对无齿相手蟹肝胰腺超微结构的影响。结果表明：暴露于7.50mg/l Cu2+中时，与对照组相比，肝胰腺细胞核和细胞器的结构均发生了明显的变化。核外膜大部分解体，核内膜部分解体，核物质外溢；异染色质断裂并凝聚成许多不规则小块分布在核内以及核膜周围；常染色质电子密度增加。微绒毛变得杂乱无章，部分微绒毛开始脱落；基膜变形呈波纹状且发生肿胀，柱状细胞与基膜之间产生狭长的空腔；内质网解体成为许多大小不同的小泡，小泡上的核糖体脱落，形成光滑小泡；线粒体的脊变模糊，内室肿胀，部分线粒体严重空泡化。本研究结果表明高浓度的Cu2+对无齿相手蟹肝胰腺超微结构也会造成严重的损伤，从而进一步影响其正常生理功能。 3.水体Cu2+对无齿相手蟹生化酶和金属硫蛋白的影响采刚生态学单因子梯度试验，观察在水体中添加0.00、0.01、0.10、1.00、5.00和7.50mg/l的Cu2+对无齿相手蟹肝胰腺的酶活性和蛋白质的影响。结果表明：不同浓度的Cu2+对无齿相手蟹的胃蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和类胰蛋白酶四种消化酶酶活表现出不同程度的抑制作用。Cu2+浓度越高，对酶的抑制作用越明显。其中，类胰蛋白酶最为敏感，平均抑制率达到了45.86％，最低和最高抑制率分别达到32.86％和52.86％。对淀粉酶的抑制作用最小，平均抑制率为16.89％，最低抑制率仅为5.74％。水环境中Cu2+对四种消化酶的平均抑制率由大到小依次为：类胰蛋白酶>纤维素酶>胃蛋白酶>淀粉酶。表明其消化酶活性的变化能灵敏的反映出Cu2+对无齿相手蟹毒性作用的程度。当无齿相手蟹受到水体中Cu2+的毒性作用时，首先会表现对酶和生物大分子产生影响，然后再表现出对组织器官、个体和群体产生影响。本项研究首次确定了无齿相手蟹对水体中Cu2+的半致死浓度，并较为彻底地弄清了水体Cu2+在无齿相手蟹体内的积累特征，明确了水体Cu2+对无齿相手蟹蛋白质、酶分子、细胞以及组织器官的影响方式。初步揭示了水体Cu2+对无齿相手蟹的毒性作用机制。这不仅为无齿相手蟹作为长江口滨岸带Cu2+的指示生物提供了丰富的实验数据和理论依据，对河口区环境的检测及保护也具有重要意义，而且对经济甲壳动物的生态毒理学研究也具有一定参考价值。

目录

声明

第一章综述

第一节河口地区生态系统重金属的研究概况

第二节水体中重金属对甲壳动物的毒性作用研究概况

第三节本文的研究目的、意义以及整体设计思路

第二章水体Cu2+对无齿相手蟹的急性毒性试验

第三章水体Cuz+对无齿相手蟹细胞、组织器官的影响

第一节水体Cu2+对无齿相手蟹鳃组织显微结构的影响

第二节水体Cu2+对无齿相手蟹肝胰腺超微结构的影响

第四章水体Cu2+对无齿相手蟹生化酶和金属硫蛋白的影响

第一节水体cu2+在无齿相手蟹体内积累和分布特征

第二节水体CU2+对无齿相手蟹肝胰腺消化酶活性的影响

第三节水体Cuz+对无齿相手蟹肝胰腺代谢酶活性的影响

第四节水体Cu2+对无齿相手蟹肝胰腺金属硫蛋白合成的影响

结论

参考文献

附录 ：攻读硕士学位期间发表的论文和科研情况

致谢