海洋防污剂DCOIT对尼罗罗非鱼和凡纳滨对虾毒性效应的研究

论文摘要

4,5-二氯-N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮（DCOIT）因降解快,防污活性强,已替代原防污剂——三丁基锡（TBT）,成为新型海洋防污剂Sea-Nine211的主要活性成分。尽管降解能力强,但DCOIT在环境中仍有蓄积,在西班牙码头的海水中检测到DCOIT浓度达3.3μg/L（环境浓度）。已有研究表明,环境浓度的DCOIT会对非目标生物（啮齿动物、软体动物、硬骨鱼类等）造成影响,损伤动物的神经传导、内分泌以及生殖等系统。但是相关研究仍存在一定的局限性,首先,DCOIT对生水动物能量代谢的影响缺乏深入研究;其次,目前仅有DCOIT对海洋十足目的急性毒性评价,而缺乏毒性效应的研究;再次,考虑到DCOIT越来越广泛的应用以及其降解能力不稳定,有必要探讨高浓度DCOIT对水生动物的毒性效应和机制。因此,本研究以硬骨鱼类尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）和大型十足目动物凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）为研究对象,从生长、生理、组织和分子水平,探究了不同浓度的DCOIT对二者的毒性效应和代谢影响。本研究可以为今后DCOIT的进一步研究和应用提供参考,也为环境污染物的毒性机制带来新的思考。本研究的结果和结论如下:1.防污剂DCOIT对硬骨鱼类尼罗罗非鱼的毒性效应研究为探究不同浓度的DCOIT对尼罗罗非鱼的毒性作用和代谢影响,以及内质网应激是否介导了它的毒性和代谢变化,本实验对雄性尼罗罗非鱼进行DCOIT急性（4d）、慢性（28d）暴露实验（0、3、15、30μg/L DCOIT）,从行为、呼吸率、神经信号传导、能量代谢、内质网应激和肝脏病理学损伤等方面进行毒性效应评估。此外,对尼罗罗非鱼肝细胞进行了24h的DCOIT暴露实验（0、3、15、30、300μg/L DCOIT）,并测定内质网应激水平。结果表明:经过4d的DCOIT急性暴露,15μg/L和30μg/L DCOIT暴露组的罗非鱼高速运动比例显著减少（P<0.05）,15μg/L和30μg/L DCOIT暴露组的罗非鱼耗氧率显著升高（P<0.05）。3μg/L DCOIT急性暴露引起的内质网应激导致罗非鱼肝脏甘油三酯（TG）的积累;慢性暴露28d之后,长时间的内质网应激导致罗非鱼肝脏的病理变化;而在细胞水平上,300μg/L DCOIT可导致肝细胞的内质网应激。除此之外,经过4d的急性暴露,DCOIT会引起罗非鱼的脑组织AChE变化,从而导致罗非鱼的行为发生变化。本研究指出了,罗非鱼暴露于DCOIT防污剂后,能量代谢发生显著变化,神经传递受损,DCOIT诱导的内质网功能与脂质代谢之间存在直接的联系。2.防污剂DCOIT对海洋无脊椎动物凡纳滨对虾的毒性效应研究为探究不同浓度的DCOIT对凡纳滨对虾的毒性效应,本研究以凡纳滨对虾幼虾为研究对象,进行了为期28d的DCOIT（0、3、15、30μg/L）暴露实验,从生长、生理、组织、转录组水平研究了DCOIT对凡纳滨对虾的毒性效应。结果表明:暴露于30μg/L DCOIT 28d后,凡纳滨对虾的存活率和增重率显著降低,Na+/K+-ATP酶活性显著增强（P<0.05）。鳃组织病理学结果显示,15和30μg/L的DCOIT暴露下,凡纳滨对虾鳃部出现黑色素沉积。此外,30μg/L DCOIT暴露组凡纳滨对虾肝胰腺的乳酸（LD）、甘油三酯（TG）和丙酮酸含量显著高于对照组（P<0.05）,15和30μg/L DCOIT暴露组的肝胰腺表现出结构损伤。肝胰腺转录组结果显示,与暴露于3μg/L DCOIT相比,暴露于15μg/L DCOIT的凡纳滨对虾较对照组显示更多的差异表达基因（DEGs）,其中包括参与淀粉和蔗糖代谢、癌症中的胆碱代谢等生物学过程。综上所述,凡纳滨对虾对DCOIT非常敏感,15μg/L DCOIT能够显著引起凡纳滨对虾肝胰腺分子水平的响应,而30μg/L DCOIT能够干扰凡纳滨对虾的代谢、生长和存活。3.防污剂DCOIT对鱼虾的毒性效应比较综合本研究结果和已报道的相关文献,本文针对DCOIT对鱼虾的毒性效应进行比较。第一点,在生长存活方面,凡纳滨对虾对DCOIT更为敏感,而尼罗罗非鱼表现出较好的抵抗性和适应性。第二点,暴露于DCOIT之后,鱼类的肝脏和对虾的肝胰腺均出现不同程度的脂代谢紊乱,鱼类脂代谢紊乱的可能原因是DCOIT诱导了内质网应激和过量的卵黄生成素（VTG）,而对虾的脂代谢紊乱成因还需要继续探究。第三点,罗非鱼和凡纳滨对虾抵抗DCOIT慢性暴露的生物通路也是不一样的,罗非鱼集中于内质网中的蛋白质加工通路,而凡纳滨对虾集中于淀粉和蔗糖代谢通路。第四点,DCOIT引起了凡纳滨对虾的黑鳃症状,甚至肉眼可见,这在鱼类上尚未发现。第五点,DCOIT还能影响硬骨鱼类的神经传导系统,从而影响鱼的行为;DCOIT在硬骨鱼类通过激活雌激素发生机制来干扰鱼类内分泌;DCOIT还可以对鱼类的生殖系统产生毒性;但是关于DCOIT对虾类神经系统、内分泌系统和生殖系统等的毒性效应却鲜有研究。总之,由于硬骨鱼类和虾类的生理结构差异性,DCOIT对二者的毒性作用并不相同,但是关于DCOIT对虾类的毒性研究十分局限,还需要更多的信息才能对DCOIT对鱼虾的毒性效应进行全面比较。

论文目录

• 中文摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   第一节 海洋防污剂对水生动物毒性效应的研究进展
•   第二节 海洋防污剂DCOIT及其对水生动物毒性效应的研究进展
•   第三节 本研究的目的、意义及设计思路
• 第二章 海洋防污剂DCOIT对尼罗罗非鱼的毒性效应研究
•   1 前言
•   2 试验材料与方法
•   3 结果
•   4 讨论
•   5 小结
• 第三章 海洋防污剂DCOIT对凡纳滨对虾的毒性效应研究
•   第一节 海洋防污剂DCOIT对凡纳滨对虾鳃和肝胰腺的毒性研究
•   第二节 海洋防污剂DCOIT慢性暴露下凡纳滨对虾肝胰腺的转录组分析
• 第四章 海洋防污剂DCOIT对鱼虾的毒性效应比较
•   1 存活率和生长率
•   2 能量代谢
•   3 组织形态
•   4 神经传导
•   5 内分泌干扰
•   6 生殖毒性
•   7 抗氧化系统
• 第五章 全文总结、创新点和研究展望
• 参考文献
• 作者简历及在学期间所取得科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 苏玉洁

导师: 禹娜

关键词: 尼罗罗非鱼,凡纳滨对虾,内质网应激,行为,呼吸,黑色素沉积,转录组学,淀粉和蔗糖代谢

来源: 华东师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用

单位: 华东师范大学

基金: 海南省重点研发计划项目(ZDYF2019068)

分类号: X171.5

总页数: 83

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