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轮虫(Rotifera)是浮游动物的重要类群之一,体长在100到500μm之间,最小轮虫的只有50μm左右,最大的则可达2mm。生命周期很短,在5到15天之间。体型多样,长圆形居多,身体分为头、躯干和足三部分,身体不分节,具有假体腔。典型的特征为具有纤毛的头冠、特化的咀嚼以及原肾管型排泄系统。目前发现的轮虫约有2200多种,分属于尾盘纲(Seisonidea)、蛭态纲(Bdelloidea)和单巢纲(Monogononta)在动物繁殖的过程中,为了应对恶劣的环境,一些动物的胚胎外面会被一层包被膜所包裹,此时,动物的胚胎发育处于休眠期,等到条件合适的时候再发育,这样的动物胚胎就叫做休眠卵。轮虫在不利环境中,如突然的降温,重金属及刺激等会生成休眠卵来应对不利的环境。休眠卵的形成是单巢纲轮虫生命周期中最显著的特征之一。休眠卵不仅是轮虫应对环境的一种保护自我的机制,对于人类生产方面有着重要的意义。在幼鱼幼虾等刚孵出的一段时间内,开口饵料的缺乏一直是困扰养殖者们的难题,养殖轮虫的不确定性又增加了成本,所以开发出可以方便保存和运输的轮虫休眠卵迫在眉睫。低浓度的铜离子对萼花臂尾轮虫的研究开展较少,本文将对低浓度铜离子对萼花臂尾轮虫生态指标和休眠卵进行初步研究,并对酶的活性和mRNA表达量方面进行初步研究。1.低浓度铜离子对萼花臂尾轮虫休眠卵数量的影响研究随着铜离子的浓度上升,萼花臂尾轮虫的休眠卵产量也随之上升。对照组和2.5μg/L中,休眠卵产量无变化,在2.5μg/L以下,轮虫的生存率、死亡率和休眠生成数量未发生显著变化。当浓度达到5μg/L后,轮虫休眠卵产量显著上升,在8h时开始产生休眠卵,比Oμg/L和2.5μg/L浓度下休眠卵产生起始时间都要提早,随着铜离子的浓度上升,休眠卵的数量有略微的波动,但无显著变化。随着铜离子浓度的上升,轮虫休眠卵的产生起始时间也随之提前,12.5μg/L浓度下,轮虫在24h时就停止产生休眠卵,表明铜离子较高时轮虫产生大量休眠卵后死亡。2.低浓度铜离子胁迫下SOD和CAT酶的活性变化的研究本研究发现,在一定浓度范围内,不同浓度的铜离子胁迫下,均能导致萼花臂尾轮虫细胞中SOD和CAT活性显著升高(P<0.05)。CAT在达到峰值后呈现下降趋势,SOD则维持在一个较高的水平,但24h时下降。在铜离子的胁迫下,轮虫体内ROS离子和H202水平升高,刺激细胞内包括JAK/STAT等信号通路在内的诸条应激性信号通路,激活SOD、CAT酶所代表的抗氧化防御系统的运作,转录和翻译水平上升,来应对重金属环境的胁迫,降低对轮虫细胞产生的损害效应,最后在上表现为SOD和CAT酶的活性的升高。JAK/STAT信号通路在促进氧化应激损伤、中性粒细胞的聚集和细胞凋亡中有重要作用,其中氧化应激损伤程度可通过SOD活性的测定来判断证明。而本研究这两种酶的活性到达峰值后开始下降。主要原因是当重金属离子浓度过高时,铜离子可能是与带羧基或氨基的蛋白分子结合,导致许多酶系统活性受到抑制,最后细胞不能正常运作,致使轮虫死亡。3.低浓度铜离子对各基因表达量影响的研究设置 5 个处理组,浓度分别为 2.5μg/L、5.0μg/L、7.5μg/L、10.0μg/L 和 12.5μg/L,对照组为Oμg/L。时间点设计为Oh、0.5h、1h、2h、3h、6h、12h和24h。分别测定不同时间点不同浓度下的各基因表达量,结果如下:Bc CAT受铜离子影响较大,2.5μg/L下基因较其他组有较强的表达。Bc CuZnSOD受铜离子影响不大,各时间点除12.5μg/L-6h外均无显著性变化。Bc MnSOD在2.5μg/L和5.0μg/L浓度下,1h即有明显的基因表达,达到峰值,随后下降。hsp40的峰值出现在7.5μg/L-3h时。随着浓度的上升,hsp60的基因表达量又显著的上升。hsp70也呈现出类似于hsp60的变化。hsp90较hsp70上升较缓和,但也出现了显著的上升。4.维生素E对萼花臂尾轮虫休眠卵、酶的活性力和基因表达量的影响相关研究维生素E可有效降低萼花臂尾轮虫休眠卵的产量,并对SOD和CAT活性产生影响。随着维生素E浓度的升高,萼花臂尾轮虫的休眠卵产量逐渐降低,生成休眠卵的时间点也随之延后,延长了萼花臂尾轮虫休眠卵的无性世代时间。加入锌元素后,萼花臂尾轮虫休眠卵的产生量随着锌离子浓度的上升而随着上升,而后下降,推测为锌离子浓度过高导致成体的死亡,但两种变化均不显著。在维生素E刺激下,各种基因的表达量也随着变化。其中hsp70变化最不明显,其他基因都有相应的变化。5.低浓度铜离子对萼花臂尾轮虫的影响相关研究萼花轮虫在低浓度铜离子浓度影响下,不仅生态指标发生了一定的变化,2.5μg/L下虽然轮虫的生态指标无变化,但通过实验可以看到萼花臂尾轮虫的酶的活性和mRNA表达量方面与对照组相比有很大的变化,铜离子刺激了萼花臂尾轮虫机体产生应激机制,CAT、SOD等酶的活性增加,基因表达量也随之增加,铜离子毒理抗性也随之增加,所以生态指标并不能反映机体各种指标的变化,特别是酶的活性、基因等方面,需要通过实验进一步验证。