陳 強(qiáng) 黎中寶① 高 瞻

鎘銅單一及復(fù)合脅迫對(duì)雙齒圍沙蠶()消化酶活性和抗氧化指標(biāo)的影響*

陳 強(qiáng)1, 2黎中寶1, 2①高 瞻1, 2

(1. 集美大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院 廈門 361021; 2. 福建省海洋漁業(yè)資源與生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廈門 361021)

采用實(shí)驗(yàn)生態(tài)學(xué)方法, 研究了Cd2+-Cu2+單一及復(fù)合脅迫 3d、6d、9d對(duì)雙齒圍沙蠶()消化酶活性和抗氧化指標(biāo)的影響。結(jié)果表明, 沙蠶的各項(xiàng)不同指標(biāo)對(duì)Cd2+、Cu2+脅迫的響應(yīng)表現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì), 復(fù)合脅迫中Cd2+-Cu2+對(duì)沙蠶各指標(biāo)的影響存在交互效應(yīng)。沙蠶3種消化酶活性大小為淀粉酶>蛋白酶>脂肪酶。Cd2+、Cu2+單一脅迫能激發(fā)沙蠶淀粉酶活性, 激發(fā)作用強(qiáng)于復(fù)合脅迫。Cd2+、Cu2+單一脅迫實(shí)驗(yàn)前期低濃度組蛋白酶被抑制, 高濃度組被誘導(dǎo), 復(fù)合脅迫實(shí)驗(yàn)前期Cd2+-Cu2+對(duì)蛋白酶活性的影響存在協(xié)同作用。Cd2+、Cu2+脅迫對(duì)沙蠶脂肪酶活性整體表現(xiàn)出抑制作用。Cd2+、Cu2+脅迫誘導(dǎo)沙蠶超氧化物歧化酶(SOD),整體上激活過氧化氫酶(CAT)活性。Cd2+單一脅迫實(shí)驗(yàn)組過氧化物酶(POD)均被顯著誘導(dǎo), 具有“劑量-效應(yīng)”關(guān)系, Cu2+單一脅迫實(shí)驗(yàn)后期POD被顯著誘導(dǎo), 復(fù)合脅迫實(shí)驗(yàn)中, 低濃度Cu2+組POD被顯著誘導(dǎo), 高濃度Cu2+組POD被顯著抑制。實(shí)驗(yàn)組沙蠶谷胱甘肽過氧化物酶(GXH-Px)活性和丙二醛(MDA)含量均高于對(duì)照組, 復(fù)合脅迫實(shí)驗(yàn)前期, GXH-Px活性與Cu2+濃度呈正相關(guān)關(guān)系, 與Cd2+濃度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。顯著的效應(yīng)-劑量間相關(guān)關(guān)系存在于特定時(shí)間(3d、6d)的MDA含量, 沙蠶MDA含量用作監(jiān)測(cè)海洋重金屬污染的生物標(biāo)志物的可能性較大。

重金屬; 雙齒圍沙蠶; 脅迫; 消化酶; 抗氧化指標(biāo)

重金屬鎘、銅是水陸交錯(cuò)帶的典型污染物, 水體中的鎘主要來(lái)源于地表徑流以及工業(yè)廢水, 其本身不具有氧化還原活性, 但能誘導(dǎo)氧化應(yīng)激(Cuypers, 2010), 能在生物體的特定位置取代必需元素而表現(xiàn)出毒性。鑒于鎘的毒性, 世界衛(wèi)生組織(WHO)將其列為優(yōu)先研究的食品污染物; 聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)把其列為十二種全球性環(huán)境污染物之首; 美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局(USEPA)將其列為制定水質(zhì)基準(zhǔn)時(shí)的優(yōu)先控制污染物; 美國(guó)毒物管理委員會(huì)(ATSDR)將其列為第六位危及人類健康的有毒物質(zhì)(李學(xué)鵬等, 2010)。銅雖然是生物體必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素, 但高劑量銅可在動(dòng)物組織細(xì)胞(尤其是肝臟)中蓄積。農(nóng)業(yè)上含Cu殺菌劑、殺蟲劑、飼料添加劑以及微量營(yíng)養(yǎng)肥料的施用, 工業(yè)上Cu礦的過度開采及含Cu污染物的大量排放, 導(dǎo)致水陸交錯(cuò)帶Cu污染加劇, 其毒性已引起人們的普遍重視(洪美玲等, 2015)。

雙齒圍沙蠶()隸屬于環(huán)節(jié)動(dòng)物門(Annelida)、多毛綱(Polychaeta), 是一種棲息于沿海潮間帶生態(tài)系統(tǒng)中的無(wú)脊椎動(dòng)物, 在沿岸水域的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)中起著非常重要的作用, 具有分布廣泛、多樣性豐富的特點(diǎn)(王晶等, 2007)。以前許多研究報(bào)道沙蠶對(duì)重金屬等污染物比較敏感, 經(jīng)常把其作為監(jiān)測(cè)海洋環(huán)境的指示物種(孫福紅等, 2006a; 宿麗麗等, 2016)。但也有一些研究表明, 沙蠶對(duì)重金屬等污染脅迫能夠表現(xiàn)出很高的適應(yīng)性和耐受性。比如, 沙蠶暴露于Cd2+192h的半致死劑量為100mg/L (Bryan, 1976), 遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般海洋無(wú)脊椎動(dòng)物的LC50值(0.1—10mg/L)。英國(guó)西南潮間帶泥灘中的沙蠶因長(zhǎng)期暴露在重金屬污染中, 對(duì)鎘、銅等重金屬產(chǎn)生了適應(yīng)性和耐受能力(Mason, 1995)。近岸海洋環(huán)境中, 重金屬污染多以復(fù)合形式存在, 單一污染比較少見。當(dāng)環(huán)境中存在多種污染物質(zhì)時(shí), 聯(lián)合作用會(huì)對(duì)不同水生生物及其不同生長(zhǎng)階段產(chǎn)生不一樣的毒性效應(yīng), 可能表現(xiàn)出協(xié)同或拮抗作用, 尤其是加和效應(yīng)和協(xié)同效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生更大的毒性。以往的實(shí)驗(yàn)研究大多數(shù)選擇單一重金屬脅迫評(píng)價(jià)其對(duì)沙蠶的影響, 為更好地評(píng)估重金屬對(duì)沙蠶的影響, 對(duì)重金屬?gòu)?fù)合污染脅迫的研究更應(yīng)引起重視。

近年來(lái)有許多關(guān)于重金屬脅迫對(duì)水生生物生長(zhǎng)發(fā)育、生理生化指標(biāo)影響的報(bào)道, 但主要集中于毒性效應(yīng)、氧化損傷和抗氧化酶活性等方面(孫福紅等, 2006b), 環(huán)境對(duì)生物機(jī)體的影響是多方面的, 沙蠶的消化和攝食會(huì)對(duì)重金屬脅迫產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng), 消化酶活性是評(píng)價(jià)其消化機(jī)能的重要指標(biāo)。為防止過氧化對(duì)細(xì)胞成分的損傷, 許多防御系統(tǒng)成分參與抗氧化作用, 抗氧化防御系統(tǒng)成分的改變也常常被用來(lái)作為水生生物氧化損傷的指示。本文以廣泛分布的多毛類雙齒圍沙蠶為研究對(duì)象, 研究了在鎘銅單一及復(fù)合脅迫作用下其消化酶活力和抗氧化指標(biāo)的變化規(guī)律, 能夠進(jìn)一步了解沙蠶機(jī)體的代謝狀況和對(duì)外部環(huán)境的適應(yīng)情況, 旨在為利用消化酶活力和抗氧化指標(biāo)作為環(huán)境監(jiān)測(cè)指標(biāo)提供數(shù)據(jù)參考, 評(píng)估利用沙蠶修復(fù)灘涂、海洋環(huán)境污染的可行性, 為后續(xù)開展海洋灘涂的污染修復(fù)提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

供試雙齒圍沙蠶購(gòu)于福建省霞浦縣, 健康成體沙蠶在海水(鹽度25±1)中暫養(yǎng)7d, 期間不斷曝氣, 視水質(zhì)情況日換水1—2次。暫養(yǎng)溫度(22±1)°C, pH 7—8, 溶氧6.0mg/L以上。投喂凡納濱對(duì)蝦餌料, 每日喂食2次并及時(shí)清理死亡個(gè)體。

供試重金屬鎘銅分別為CdCl2·2.5H2O和CuSO4·5H2O, 均為分析純, 配置成10.0mg/L的儲(chǔ)備液, 實(shí)驗(yàn)時(shí)按比例稀釋使用。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 濃度設(shè)計(jì) 參考預(yù)試驗(yàn)中獲得的Cd2+、Cu2+對(duì)雙齒圍沙蠶96h LC50半致死濃度, Cd2+按照《國(guó)家漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB11607-89) (Cd2+≤0.005mg/L)的0、40和200倍設(shè)置實(shí)驗(yàn)梯度, Cu2+按照《國(guó)家漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(Cu2+≤0.01mg/L)的0、10和50倍設(shè)置實(shí)驗(yàn)梯度。不同處理組中鎘和銅的濃度見表1。

表1 不同處理組中鎘和銅的濃度

Tab.1 Concentrations of Cd and Cu in different treatment groups

1.2.2 脅迫實(shí)驗(yàn) 試驗(yàn)前停食24h, 挑取形態(tài)完整、體格健壯、規(guī)格一致的沙蠶(1.8±0.2g), 隨機(jī)分配到1000mL燒杯中開展試驗(yàn)。共9個(gè)處理組, 每個(gè)處理組3個(gè)平行共27個(gè)燒杯。每個(gè)燒杯中加入500mL不同濃度供試重金屬水溶液, 加入12尾沙蠶。水溶液每24h更換1次, 試驗(yàn)期間停止喂食, 持續(xù)充氣增氧。試驗(yàn)溫度控制在(22±1)°C。為了消除干擾因素, 減少誤差, 實(shí)驗(yàn)過程中使用的燒杯均在實(shí)驗(yàn)前用10% HNO3浸泡處理。

分別于第3、6和9天, 從各實(shí)驗(yàn)組中隨機(jī)選取3尾沙蠶, 濾紙吸干, 活體解剖, 摘取腸、頭部等組織, 分別置于離心管中, 于–80°C冰箱中保存待測(cè)。

1.2.3 樣品處理與指標(biāo)測(cè)定 樣品的制備參照南京建成生物工程研究所試劑盒的組織勻漿方法: 組織稱重, 按1 : 9 (/)加入4°C的0.86%生理鹽水, 冰水浴中勻漿5min, 采用低溫高速離心機(jī)(4°C, 3000r/min, 15min)對(duì)勻漿液進(jìn)行離心處理, 取上清液待測(cè)。

消化酶指標(biāo)包括腸蛋白酶(erepsin)、脂肪酶(intestinal lipase)、淀粉酶(intestinal amylase)。抗氧化指標(biāo)包括超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、丙二醛(MDA)含量。測(cè)定所用試劑盒均購(gòu)自南京建成生物工程研究所, 嚴(yán)格按照試劑盒說明書進(jìn)行測(cè)定操作。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS22.0數(shù)據(jù)軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析, 單因素方差分析, Duncan比較, 數(shù)據(jù)全部用3個(gè)平行組數(shù)據(jù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(Mean±SD)表示, 取顯著水平<0.05。

2 結(jié)果

2.1 鎘銅單一及復(fù)合脅迫對(duì)沙蠶主要消化酶的影響

2.1.1 對(duì)沙蠶腸淀粉酶的影響 Cd2+-Cu2+單一及復(fù)合脅迫對(duì)沙蠶腸淀粉酶活性的影響如圖1所示。隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng), 實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組(即Cu0-Cd0組, 下同)淀粉酶活性總體上呈降低的變化規(guī)律, 表現(xiàn)出時(shí)間效應(yīng)。脅迫3d, 除了Cu100-Cd200組外, 其余實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組均有顯著性差異(<0.05)。單一Cd2+、Cu2+脅迫3d, 實(shí)驗(yàn)組淀粉酶活性均顯著高于對(duì)照組(<0.05); Cd2+-Cu2+復(fù)合脅迫3d, Cu100-Cd1000組和Cu500-Cd200組淀粉酶活性顯著低于對(duì)照組(<0.05), 說明Cd2+、Cu2+之間可能存在拮抗關(guān)系。單一Cu2+脅迫6d, 實(shí)驗(yàn)組淀粉酶活性顯著高于對(duì)照組(<0.05), 隨著Cu2+濃度的增加, 活性增加; 單一Cd2+脅迫6d, 低濃度組淀粉酶活性高于對(duì)照組, 但無(wú)顯著差異(>0.05), 高濃度組呈顯著誘導(dǎo)作用(<0.05)。復(fù)合脅迫6d, Cu100-Cd1000組被顯著抑制(<0.05), 而Cu100-Cd200組和Cu500-Cd1000組被顯著誘導(dǎo)(<0.05)。在脅迫9d的樣本中, 單一脅迫時(shí), Cd2+、Cu2+高濃度組與對(duì)照組均存顯著性差異(<0.05); 復(fù)合脅迫9d, 僅Cu500-Cd200組與對(duì)照組有顯著性差異(<0.05), 說明Cd2+、Cu2+脅迫導(dǎo)致沙蠶淀粉酶活性快速出現(xiàn)應(yīng)激, 隨著脅迫時(shí)間延長(zhǎng), Cd2+、Cu2+對(duì)淀粉酶活性的影響逐漸下降。

圖1 鎘-銅單一及復(fù)合脅迫對(duì)沙蠶腸淀粉酶活性的影響

注：同一時(shí)間組內(nèi)字母不同者表示差異顯著(<0.05)。下同

2.1.2 對(duì)沙蠶腸蛋白酶的影響 Cd2+-Cu2+單一及復(fù)合脅迫3d、6d、9d沙蠶腸蛋白酶活性的變化如圖2所示。對(duì)照組蛋白酶活性隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間延長(zhǎng)呈現(xiàn)降低→升高的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì), 而實(shí)驗(yàn)組蛋白酶活性隨著脅迫時(shí)間延長(zhǎng)大部分呈下降趨勢(shì), 表現(xiàn)出時(shí)間效應(yīng)。單一Cd2+脅迫3d, 低濃度組蛋白酶活性顯著下降(<0.05), 高濃度組顯著升高(<0.05); 單一Cu2+脅迫3d, 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組均無(wú)顯著差異(>0.05)。Cd2+-Cu2+復(fù)合脅迫3d, 高濃度Cd2+組蛋白酶活性均顯著高于對(duì)照組(<0.05)。單一Cd2+脅迫6d, 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組均無(wú)顯著差異(>0.05); 單一Cu2+脅迫6d, 低濃度組蛋白酶活性無(wú)顯著差異(>0.05), 高濃度組被顯著誘導(dǎo)(<0.05)。Cd2+-Cu2+復(fù)合脅迫6d實(shí)驗(yàn)組蛋白酶活性均顯著升高(<0.05)。單一Cd2+脅迫9d, 實(shí)驗(yàn)組被顯著抑制(<0.05); 單一Cu2+脅迫9d, 低濃度組蛋白酶活性被顯著抑制(<0.05), 高濃度組低于對(duì)照組, 但無(wú)顯著差異(>0.05)。Cd2+-Cu2+復(fù)合脅迫9d, 低濃度Cu2+組蛋白酶活性差異不顯著(>0.05), 高濃度Cu2+組蛋白酶活性被顯著抑制(<0.05)。從整個(gè)脅迫過程來(lái)看, 低濃度組大部分被抑制, 高濃度組迅速產(chǎn)生激發(fā)作用, 隨著脅迫時(shí)間延長(zhǎng), 對(duì)腸蛋白酶活性的影響總體呈現(xiàn)先誘導(dǎo)后抑制的變化趨勢(shì), 長(zhǎng)時(shí)間高濃度脅迫誘導(dǎo)作用變?nèi)? 其酶活性逐步降低到對(duì)照組水平。

圖2 鎘-銅單一及復(fù)合脅迫對(duì)沙蠶腸蛋白酶活性的影響

2.1.3 對(duì)沙蠶腸脂肪酶的影響 Cd2+-Cu2+單一及復(fù)合脅迫對(duì)沙蠶腸脂肪酶活性的影響見圖3。如圖3所示, Cd2+、Cu2+脅迫對(duì)沙蠶脂肪酶整體表現(xiàn)出抑制作用。單一Cd2+和Cu2+脅迫3d, 低濃度組脂肪酶活性無(wú)顯著差異(>0.05), 高濃度組顯著下降(<0.05)。單一Cd2脅迫6d、9d, 低濃度組脂肪酶活性無(wú)顯著差異(>0.05), 高濃度組顯著下降(<0.05); 單一Cu2+脅迫6d、9d, 實(shí)驗(yàn)組脂肪酶活性被顯著抑制(<0.05), 隨著Cu2+濃度的增加, 抑制作用增強(qiáng)。復(fù)合脅迫3d、6d、9d, 高濃度Cd2+組脂肪酶活性均顯著高于單一Cd2+組(<0.05), 說明Cd2+能夠干擾脂肪酶活性的降低, 高濃度Cd2+和Cu2+之間表現(xiàn)為拮抗效應(yīng); Cd2+-Cu2+復(fù)合脅迫3d、6d, 低濃度Cd2+組脂肪酶活性顯著低于單一Cd2+組(<0.05), 復(fù)合脅迫9d, 低濃度Cd2+-低濃度Cu2+組脂肪酶活性低于單一Cd2+組, 但無(wú)顯著差異(>0.05), 低濃度Cd2+-高濃度Cu2+組脂肪酶活性顯著低于單一Cd2+組(<0.05), 說明低濃度Cd2+和Cu2+之間可能存在協(xié)同關(guān)系, Cu2+的存在使低濃度Cd2+的脂肪酶活性抑制作用增強(qiáng)。

圖3 鎘-銅單一及復(fù)合脅迫對(duì)沙蠶腸脂肪酶活性的影響

2.2 鎘-銅單一及復(fù)合脅迫對(duì)沙蠶主要抗氧化指標(biāo)的影響

2.2.1 對(duì)沙蠶SOD活性的影響 Cd2+-Cu2+單一及復(fù)合脅迫對(duì)沙蠶SOD活性的影響如圖4所示。從圖4可見, Cd2+、Cu2+脅迫使沙蠶SOD被誘導(dǎo), 實(shí)驗(yàn)組SOD活性均高于對(duì)照組, 隨著脅迫時(shí)間延長(zhǎng)大部分呈下降趨勢(shì), 表現(xiàn)出明顯的時(shí)間效應(yīng)。單一Cd2+和Cu2+脅迫3d, 低濃度組SOD活性顯著高于高濃度組(<0.05); Cd2+-Cu2+復(fù)合脅迫3d, 相同Cu2+濃度的各組差異不顯著(>0.05), 表現(xiàn)出與單一脅迫不同的變化趨勢(shì)。脅迫6d, 實(shí)驗(yàn)各組SOD活性均顯著高于對(duì)照組(<0.05), 但各實(shí)驗(yàn)組之間差異不顯著(>0.05)。Cd2+、Cu2+單一脅迫9d, 僅高濃度Cu2+組SOD活性顯著高于對(duì)照組(<0.05), 其他各實(shí)驗(yàn)組SOD活性雖高于對(duì)照組, 但差異不顯著(>0.05); Cd2+-Cu2+復(fù)合脅迫9d, 僅Cu500-Cd200組SOD活性顯著高于對(duì)照組(<0.05), 其他各實(shí)驗(yàn)組SOD活性雖高于對(duì)照組, 但差異不顯著(>0.05)。SOD可以在逆境情況下通過提高活性來(lái)降低生物細(xì)胞受傷害的程度, 達(dá)到自我保護(hù)的目的, 脅迫強(qiáng)度和時(shí)間對(duì)沙蠶SOD活性的影響似乎是可以累加的。

圖4 鎘-銅單一及復(fù)合脅迫對(duì)沙蠶超氧化物歧化酶活性的影響

2.2.2 對(duì)沙蠶CAT活性的影響 Cd2+-Cu2+單一及復(fù)合脅迫對(duì)沙蠶CAT活性的影響如圖5所示。Cd2+、Cu2+脅迫整體上激活沙蠶過氧化氫酶(CAT)活性。沙蠶Cd2+單一脅迫3d時(shí), 實(shí)驗(yàn)組CAT被顯著誘導(dǎo)(<0.05), 隨著Cd2+濃度的升高CAT活性呈上升趨勢(shì); Cu2+單一脅迫3d時(shí), 隨著Cu2+濃度的升高呈先升后降的變化趨勢(shì), 低濃度時(shí)CAT被顯著誘導(dǎo)(<0.05), 高濃度時(shí)CAT被抑制, 但與對(duì)照組差異不顯著(>0.05)。Cd2+-Cu2+復(fù)合脅迫3d時(shí), Cu100-Cd200組CAT被顯著誘導(dǎo)(<0.05), 其他三組CAT被抑制, 但與對(duì)照組差異不顯著(>0.05)。Cd2+單一脅迫6d、9d時(shí), 隨著Cd2+濃度的升高CAT活性呈先降后升的變化趨勢(shì), 低濃度時(shí)CAT被顯著抑制(<0.05), 高濃度時(shí)CAT被誘導(dǎo), 但與對(duì)照組差異不顯著(>0.05); Cu2+單一脅迫6d、9d時(shí), 隨著Cu2+濃度的升高CAT活性呈上升趨勢(shì), 低濃度時(shí)CAT被誘導(dǎo), 但與對(duì)照組差異不顯著(>0.05), 高濃度組CAT活性顯著高于對(duì)照組(<0.05)。Cd2+-Cu2+復(fù)合脅迫6d時(shí),低濃度Cd2+組CAT被顯著誘導(dǎo)(<0.05)。Cd2+-Cu2+復(fù)合脅迫9d時(shí),低濃度Cu2+組CAT被顯著誘導(dǎo)(<0.05), 高濃度Cu2+組CAT活性高于對(duì)照組, 但差異不顯著(>0.05), 復(fù)合脅迫中, 低濃度Cd2+組表現(xiàn)出持續(xù)的激活作用。脅迫濃度和時(shí)間對(duì)沙蠶CAT活性的影響存在累加效應(yīng)。

2.2.3 對(duì)沙蠶POD活性的影響 Cd2+-Cu2+單一及復(fù)合脅迫對(duì)沙蠶POD活性的影響如圖6所示。沙蠶Cd2+單一脅迫3d、6d、9d時(shí), 實(shí)驗(yàn)組POD均被顯著誘導(dǎo)(<0.05), 隨著Cd2+濃度的升高POD活性呈上升趨勢(shì); Cu2+單一脅迫3d和6d時(shí), 隨著Cu2+濃度的升高呈先升后降的變化趨勢(shì), 低濃度時(shí)POD被顯著誘導(dǎo)(<0.05), 高濃度時(shí)POD被顯著抑制(<0.05); Cu2+單一脅迫9d時(shí), 隨著Cu2+濃度的升高呈先升后降的變化趨勢(shì), 實(shí)驗(yàn)組POD均被顯著誘導(dǎo)(<0.05)。Cd2+-Cu2+復(fù)合脅迫3d時(shí), 低濃度Cu2+組POD被顯著誘導(dǎo)(<0.05), 高濃度Cu2+組POD被顯著抑制(<0.05), 總體來(lái)看, 在相互關(guān)系中Cu2+表現(xiàn)出主導(dǎo)作用。Cd2+-Cu2+復(fù)合脅迫6d時(shí), Cu100-Cd200組POD被顯著誘導(dǎo)(<0.05), 其他組POD被抑制, 但Cu100-Cd1000組與對(duì)照組差異不顯著(>0.05)。Cd2+-Cu2+復(fù)合脅迫9d時(shí), Cu500-Cd1000組POD被顯著抑制(<0.05), 其他三組POD被顯著誘導(dǎo)(<0.05)。從整個(gè)過程來(lái)看, 高濃度Cd2+-Cu2+組表現(xiàn)出持續(xù)的抑制作用, 脅迫強(qiáng)度和時(shí)間對(duì)沙蠶 POD活性的影響可能存在累加效應(yīng)。

圖5 鎘-銅單一及復(fù)合脅迫對(duì)沙蠶過氧化氫酶活性的影響

圖6 鎘-銅單一及復(fù)合脅迫對(duì)沙蠶過氧化物酶活性的影響

2.2.4 對(duì)沙蠶GXH-Px活性的影響 Cd2+-Cu2+單一及復(fù)合脅迫對(duì)沙蠶GXH-Px活性的影響如圖7所示。從圖7可見, Cd2+、Cu2+脅迫使沙蠶GXH-Px被誘導(dǎo), 實(shí)驗(yàn)組GXH-Px活性均高于對(duì)照組。沙蠶Cd2+單一脅迫3d時(shí), 實(shí)驗(yàn)組GXH-Px活性被顯著誘導(dǎo)(<0.05), 隨著Cd2+濃度的升高GXH-Px活性呈先升后降的趨勢(shì), 但實(shí)驗(yàn)組之間差異不顯著(>0.05); Cu2+單一脅迫3d時(shí), 隨著Cu2+濃度的升高GXH-Px活性呈先升后降的變化趨勢(shì), 低濃度時(shí)GXH-Px被顯著誘導(dǎo)(<0.05), 高濃度組GXH-Px活性高于對(duì)照組, 但與對(duì)照組差異不顯著(>0.05)。Cd2+-Cu2+復(fù)合脅迫3d時(shí), 實(shí)驗(yàn)組GXH-Px均被顯著誘導(dǎo)(<0.05), GXH-Px活性與Cu2+濃度呈正相關(guān)關(guān)系, 與Cd2+濃度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。沙蠶脅迫6d、9d時(shí), 實(shí)驗(yàn)組GXH-Px活性均顯著高于對(duì)照組(<0.05)。單一脅迫6d時(shí), 隨著Cd2+濃度的升高GXH-Px活性呈先升后降的趨勢(shì); 隨著Cu2+濃度的升高GXH-Px活性呈上升的變化趨勢(shì)。Cd2+-Cu2+復(fù)合脅迫6d時(shí), GXH-Px活性與Cu2+濃度呈正相關(guān)關(guān)系, Cu2+濃度低時(shí)Cd2+濃度的變化對(duì)GXH-Px活性的影響不顯著(>0.05), Cu2+濃度高時(shí), 隨著Cd2+濃度的增加GXH-Px活性顯著下降(<0.05)。單一脅迫9d時(shí), 隨著Cd2+濃度的升高GXH-Px活性呈增強(qiáng)的趨勢(shì); 隨著Cu2+濃度的升高GXH-Px活性呈先升后降的趨勢(shì)的變化趨勢(shì)。Cd2+-Cu2+復(fù)合脅迫9d, Cu2+濃度低時(shí), 隨著Cd2+濃度的增加GXH-Px活性顯著升高(<0.05); Cu2+濃度高時(shí), 隨著Cd2+濃度的增加GXH-Px活性顯著下降(<0.05)。Cd2+、Cu2+脅迫對(duì)沙蠶GXH-Px活性的影響存在交互效應(yīng), 脅迫濃度和時(shí)間對(duì)沙蠶GXH-Px活性的影響存在累加效應(yīng)。

圖7 鎘-銅單一及復(fù)合脅迫對(duì)沙蠶谷胱甘肽過氧化物酶活性的影響

2.2.5 對(duì)沙蠶MDA含量的影響 Cd2+-Cu2+單一及復(fù)合脅迫對(duì)沙蠶MDA含量的影響見圖8。如圖8所示, Cd2+、Cu2+脅迫使沙蠶MDA被誘導(dǎo), 實(shí)驗(yàn)組MDA含量均高于對(duì)照組, 具有明顯的“劑量-效應(yīng)”關(guān)系。隨著脅迫時(shí)間延長(zhǎng)顯現(xiàn)升高→降低的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律, 表現(xiàn)出時(shí)間效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)過程中, 高濃度組和復(fù)合脅迫組MDA含量均顯著高于對(duì)照組(<0.05)。單一脅迫3d、9d后, Cd2+和Cu2+低濃度實(shí)驗(yàn)組MDA含量高于對(duì)照組, 但差異不顯著(>0.05), 脅迫6d時(shí)僅低濃度Cd2+組MDA含量與對(duì)照組差異不顯著(>0.05)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中相同濃度的復(fù)合脅迫組MDA含量均高于單一脅迫組, Cd2+和Cu2+之間存在著協(xié)同關(guān)系。相同Cu2+濃度的復(fù)合脅迫實(shí)驗(yàn)組MDA含量無(wú)顯著性差異(>0.05), 說明復(fù)合脅迫效果和Cu2+濃度并沒有顯著的相關(guān)性。

圖8 鎘-銅單一及復(fù)合脅迫對(duì)沙蠶丙二醛含量的影響

3 討論

3.1 鎘-銅單一及復(fù)合脅迫對(duì)沙蠶主要消化酶的影響

消化酶是由消化腺和消化系統(tǒng)分泌的一類水解酶, 主要分為淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶等幾大類, 不同生物體內(nèi)同一功能酶的活性大小與其遺傳性和食性有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 沙蠶3種消化酶活性大小為淀粉酶>蛋白酶>脂肪酶, 黃曉春等(2005)報(bào)道沙蠶的淀粉酶活性高于蛋白酶的活性, 陳細(xì)香等(2007)研究結(jié)果顯示星蟲淀粉酶活性大于脂肪酶活性, 且脂肪酶活性相當(dāng)?shù)? 這與本研究相似, 這也是以海洋藻類或有機(jī)碎屑為食的海洋無(wú)脊椎動(dòng)物共有的特點(diǎn)。

消化酶的活性變化能及時(shí)反映出動(dòng)物的代謝狀況和對(duì)環(huán)境適應(yīng)的響應(yīng)。已證實(shí)外界多種因素能對(duì)消化酶活性產(chǎn)生影響(李俊輝等, 2011)。由于整個(gè)脅迫過程中不喂食, 本實(shí)驗(yàn)是在饑餓條件下開展的, 結(jié)果顯示, 饑餓脅迫下對(duì)照組的三種主要消化酶活性存在著動(dòng)態(tài)變化, 淀粉酶、脂肪酶活性隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間延長(zhǎng)而降低, 酶活性-實(shí)驗(yàn)時(shí)間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系; 蛋白酶活性隨著時(shí)間延長(zhǎng)呈升→降→升的變化趨勢(shì)。因此, 本文在研究鎘銅脅迫對(duì)沙蠶消化酶活性影響時(shí), 通過比較相同脅迫時(shí)間時(shí)各實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的測(cè)定值, 以便更好地闡明鎘銅脅迫對(duì)沙蠶消化酶的真實(shí)影響效應(yīng)。

目前重金屬脅迫對(duì)沙蠶消化酶活性的影響報(bào)道很少?？煽诟锬倚窍x()Cd2+處理組淀粉酶活性低于對(duì)照組, 且隨著Cd2+濃度的增高而降低; 脂肪酶的變化趨勢(shì)與淀粉酶相反, Cd2+處理組酶活性均顯著性高于對(duì)照組, 隨著Cd2+濃度的增高, 脂肪酶活性呈先增加、后下降、再增加而后又下降的變化趨勢(shì)。Cu2+對(duì)星蟲淀粉酶活性有抑制作用, 對(duì)脂肪酶活性有濃度依存的增強(qiáng)作用(陳細(xì)香等, 2007)。Cd2+對(duì)方格星蟲()體腔液蛋白酶和淀粉酶活性在試驗(yàn)周期內(nèi)均表現(xiàn)為抑制, 且淀粉酶活性受到的抑制作用較強(qiáng); 低濃度Cd2+對(duì)脂肪酶活性有誘導(dǎo)作用, 高濃度Cd2+則產(chǎn)生抑制(董蘭芳等, 2016)。Cu2+可以顯著提高縊蟶淀粉酶活性, 對(duì)縊蟶蛋白酶活性無(wú)顯著影響(吳眾望等, 2003)。泥蚶在重金屬Cd2+、Cu2+及其復(fù)合的脅迫下, 低濃度實(shí)驗(yàn)組的淀粉酶活性先升后降, 高濃度實(shí)驗(yàn)組淀粉酶活性從實(shí)驗(yàn)初始就保持在低水平, 處于抑制狀態(tài); 脂肪酶活性實(shí)驗(yàn)前期被激活, 后期處于抑制狀態(tài); 蛋白酶活性實(shí)驗(yàn)前期被激活, 呈升高-降低-再升高-再降低的復(fù)雜變化趨勢(shì), 實(shí)驗(yàn)后期呈升高-降低的動(dòng)態(tài)變化(陳肖肖等, 2013)。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 金屬離子對(duì)不同種類生物消化酶活性的作用效果并不完全一致, 顯示出不同生物對(duì)外界環(huán)境中金屬離子脅迫響應(yīng)的多樣性?，F(xiàn)已證實(shí), 金屬離子能與底物、消化酶和酶活性產(chǎn)物以不同方式產(chǎn)生很強(qiáng)的親和力, 進(jìn)而改變酶活性, 產(chǎn)生抑制或誘導(dǎo)作用(李文靜等, 2013)。在本實(shí)驗(yàn)中沙蠶3種消化酶活性對(duì)2種金屬離子的脅迫呈現(xiàn)出不同的響應(yīng)規(guī)律, 推測(cè)Cd2+、Cu2+對(duì)3種消化酶的作用形式和作用機(jī)制并不同。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果初步表明, 隨著水環(huán)境中添加的金屬離子濃度的改變, 沙蠶蛋白酶和脂肪酶活性的變化能夠一定程度上反映出金屬離子的脅迫程度, 某些金屬離子可提高沙蠶的攝食和消化吸收功能, 促進(jìn)其生長(zhǎng)。

本實(shí)驗(yàn)中, 消化酶活性和脅迫濃度間并沒有呈顯著的效應(yīng)-劑量間相關(guān)關(guān)系, 消化酶活性的變化不足以準(zhǔn)確地反映出沙蠶受損害的程度, 靈敏度偏低, 把沙蠶主要消化酶活性用作重金屬Cd2+、Cu2+污染監(jiān)測(cè)的潛在生物標(biāo)記物的可能性較小。

3.2 鎘-銅單一及復(fù)合脅迫對(duì)沙蠶抗氧化指標(biāo)的影響

SOD能夠催化沙蠶體內(nèi)的氧自由基(O2-·)歧化反應(yīng)生成O2和H2O2, 清除細(xì)胞內(nèi)新陳代謝等過程中產(chǎn)生的氧自由基, 并能穩(wěn)定細(xì)胞膜, 同時(shí)SOD還是一種需要金屬作為輔助因子的酶,可與Cu、Zn和Mn螯合。SOD的活性間接反映了機(jī)體清除氧自由基的能力。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Cd2+、Cu2+脅迫能使沙蠶SOD被誘導(dǎo), 隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)大部分呈下降趨勢(shì), 實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的差別縮小, 表現(xiàn)出明顯的時(shí)間效應(yīng)。任可欣(2013)的研究結(jié)果表明在不同濃度鎘脅迫情況下, 多齒圍沙蠶SOD活性均高于對(duì)照組。趙圓圓(2013)研究顯示Cu2+脅迫能誘導(dǎo)多齒圍沙蠶SOD活性, 隨著濃度的增加呈先上升后下降的趨勢(shì)。雙齒圍沙蠶暴露在Pb2+溶液中, 脅迫的第1天SOD活性就被誘導(dǎo), 隨著脅迫時(shí)間的延伸, 其活性逐漸降低到對(duì)照組水平(田雨露, 2014); 孫福紅等(2006b)報(bào)道Cu2+單因子污染暴露沙蠶SOD 的活性被極顯著的誘導(dǎo)。以上研究與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致。受到脅迫時(shí)沙蠶體內(nèi)產(chǎn)生了大量的活性氧自由基, SOD活性進(jìn)而被激活, 可以在逆境脅迫下通過提高活性來(lái)減輕細(xì)胞的受損害程度, 是沙蠶對(duì)外界不利條件的一種自我保護(hù)機(jī)制。隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng), 雙齒圍沙蠶逐漸適應(yīng)了Cd2+、Cu2+毒性, 實(shí)驗(yàn)后期SOD活性趨于一致。

CAT以鐵卟啉為輔基, 是生物防御體系的關(guān)鍵酶之一, 能分解過氧化氫和羥自由基。本實(shí)驗(yàn)中, CAT整體呈被誘導(dǎo)的特性, CAT與SOD活性變化趨勢(shì)并不完全一致。本實(shí)驗(yàn)前期, Cd2+脅迫能誘導(dǎo)沙蠶CAT活性, 且有明顯的“劑量-效應(yīng)”關(guān)系。實(shí)驗(yàn)后期, 高濃度Cu2+組被顯著誘導(dǎo), 隨著Cu2+濃度的升高CAT活性呈上升趨勢(shì), 具有“劑量-效應(yīng)”關(guān)系。復(fù)合脅迫實(shí)驗(yàn)組表現(xiàn)出持續(xù)的激活作用。在不同濃度Cd2+脅迫情況下, 多齒圍沙蠶CAT活性高于對(duì)照組(任可欣, 2013); 低濃度Cu2+脅迫能誘導(dǎo)多齒圍沙蠶CAT活性, 差異不顯著, 高濃度Cu2+抑制CAT活性(趙圓圓, 2013); 王麗麗等(2015)研究發(fā)現(xiàn)Cd2+單一污染脅迫下, 雙齒圍沙蠶體內(nèi)CAT活性先升高后降低, Cd2+污染脅迫下, 雙齒圍沙蠶體內(nèi)CAT活性與Cd2+沒有明顯的“劑量-效應(yīng)”關(guān)系; 然而Yuan等(2010)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示, 雙齒圍沙蠶CAT活性與Cd2+脅迫濃度之間沒有顯著相關(guān)性。在一定的Cd2+、Cu2+濃度下, 沙蠶通過增加代謝來(lái)應(yīng)對(duì)環(huán)境脅迫, CAT活性的增加可視為生物體對(duì)新陳代謝的適應(yīng), 減輕脂質(zhì)過氧化損傷。當(dāng)CAT能夠抵御細(xì)胞內(nèi)的氧化損傷時(shí), 機(jī)體的CAT活性將會(huì)升高。隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng), 細(xì)胞結(jié)構(gòu)受到了一定程度的損傷, 酶活性又逐漸回落。

POD可催化過氧化氫與氫供給體之間的氧化反應(yīng), 從而分解有毒物質(zhì)過氧化氫。本實(shí)驗(yàn)中, POD與CAT和SOD活性變化規(guī)律并不完全一致, 低濃度實(shí)驗(yàn)組整體上被誘導(dǎo), 高濃度組大部分被抑制。田雨露(2014)把雙齒圍沙蠶暴露在Pb2+溶液中, 發(fā)現(xiàn)雙齒圍沙蠶POD活性在Pb2+脅迫的第1天被顯著誘導(dǎo), 在第7天其活性降到對(duì)照組水平; 孫福紅等(2006b)報(bào)道Cu2+單因子污染暴露下沙蠶POD活性受到顯著影響, 在Cu2+單一處理?xiàng)l件下, 各處理組POD活性均低于對(duì)照組, 表現(xiàn)出先受到抑制后緩慢增加的趨勢(shì); 暴露在含鎘水中15d后, 矛尾復(fù)蝦虎魚體內(nèi)POD活性都隨著暴露鎘濃度的增加而顯著減少(劉香江, 2010), 說明由于實(shí)驗(yàn)脅迫時(shí)間和處理劑量等的不同, 得出的結(jié)論會(huì)有差異。許多報(bào)道顯示, 低濃度污染物對(duì)生物體代謝有一定的誘導(dǎo)激活作用, 叫做“毒物興奮效應(yīng)”(Vlahogianni, 2007)。當(dāng)生物體受到輕度逆境脅迫時(shí), 污染物的刺激導(dǎo)致了酶蛋白合成的增加, POD活性往往升高, 以清除體內(nèi)的活性氧自由基。當(dāng)脅迫濃度超過了生物的耐受度后, 會(huì)傷害生物細(xì)胞, 抑制酶活性。

GXH-Px可以將活性氧自由基和過氧化氫還原為水, 從而保護(hù)細(xì)胞免受活性氧自由基的傷害。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)組GXH-Px活性均高于對(duì)照組, 這是因?yàn)镃d2+、Cu2+脅迫使沙蠶產(chǎn)生大量活性氧自由基, 激發(fā)GXH-Px活性, 防止細(xì)胞膜等生物組織受到傷害。本實(shí)驗(yàn)中隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)GXH-Px活性總體上呈先升后降的變化趨勢(shì), 表現(xiàn)出明顯的時(shí)間效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)前期GXH-Px逐漸增大, 隨著細(xì)胞損害程度的加重, 一旦超過了生物體的耐受限度, 就會(huì)導(dǎo)致GXH-Px活性下降。本研究中Cd2+-Cu2+復(fù)合脅迫實(shí)驗(yàn)前期, GXH-Px活性與Cu2+濃度呈正相關(guān)關(guān)系, 與Cd2+濃度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系; 脅迫實(shí)驗(yàn)后期, Cu2+濃度低時(shí), GXH-Px活性與Cd2+濃度呈正相關(guān)關(guān)系, Cu2+濃度高時(shí), GXH-Px活性與Cd2+濃度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系, 說明Cd2+、Cu2+脅迫對(duì)沙蠶GXH-Px活性的影響存在交互效應(yīng)。Pb2+脅迫能誘導(dǎo)雙齒圍沙蠶的GSH-PX活性(田雨露, 2014), Cd2+對(duì)長(zhǎng)江華溪蟹GSH-Px酶活性的影響(金芬芬等, 2011)和Cu2+對(duì)牡蠣GSH-Px酶活的影響(李艷紅, 2013)結(jié)果均顯示誘導(dǎo)能力呈現(xiàn)先增強(qiáng)后減弱的變化趨勢(shì), 與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合。GXH-Px活性變化情況與沙蠶種類、重金屬的種類以及脅迫強(qiáng)度和時(shí)間密切相關(guān)。

MDA含量是最具代表性的膜脂質(zhì)過氧化指標(biāo)之一, 可以反映沙蠶機(jī)體內(nèi)脂質(zhì)過氧化的程度, 間接地反映出細(xì)胞受自由基攻擊的嚴(yán)重程度。MDA含量的測(cè)定常常與SOD的測(cè)定相互配合, 本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Cd2+、Cu2+脅迫使沙蠶MDA被誘導(dǎo), 隨著脅迫時(shí)間延長(zhǎng)顯升高→降低的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì), 表現(xiàn)出時(shí)間效應(yīng), 說明Cd2+、Cu2+脅迫對(duì)沙蠶細(xì)胞膜造成過氧化損害, 加劇了膜的損傷, 且復(fù)合脅迫造成的傷害更大。王麗麗等(2015)指出雙齒圍沙蠶在單一Cd2+脅迫情況下, 隨著脅迫濃度的升高M(jìn)DA含量逐漸增大, Banni等(2009)Cd2+脅迫實(shí)驗(yàn)也得出相似的結(jié)論, 與本實(shí)驗(yàn)劑量-含量關(guān)系基本一致。不同Pb2+脅迫濃度和脅迫時(shí)間下, 雙齒圍沙蠶MDA含量呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)的變化, 總的來(lái)說, 均為誘導(dǎo)的趨勢(shì)(田雨露, 2014)。本實(shí)驗(yàn)中顯著的效應(yīng)-劑量間相關(guān)關(guān)系存在于特定時(shí)間(3d、6d)的MDA 含量, MDA 含量作為重金屬Cd2+、Cu2+污染監(jiān)測(cè)的潛在生物標(biāo)志物的可能性較大。

許多資料表明, Cd2+、Cu2+脅迫水生生物時(shí), 都會(huì)激活其SOD、CAT、POD和GXH-Px等抗氧化酶活性(Sun, 2008; Won, 2012), 原因可能是因?yàn)橹亟饘俚拿{迫作用, 造成機(jī)體內(nèi)活性氧自由基的生成, 從而誘導(dǎo)了酶活性的增加。通常情況下, 不同抗氧化酶會(huì)聯(lián)合產(chǎn)生作用減輕細(xì)胞的受傷害程度, 在功能上既存在一定的相關(guān)性, 又具有相對(duì)的獨(dú)立性, 對(duì)相同的脅迫條件會(huì)表現(xiàn)出不一樣的響應(yīng)規(guī)律, 相互作用機(jī)制較為復(fù)雜。比如SOD能催化機(jī)體內(nèi)O2-·生成過氧化氫, 其自身就是一種活性氧化物, 過氧化氫可以通過CAT、POD和GXH-Px進(jìn)一步分解。賴曉健等(2007)研究發(fā)現(xiàn)Cd2+脅迫下, 可口革囊星蟲腸和體液抗氧化酶活性及MDA含量對(duì)Cd2+脅迫的響應(yīng)趨勢(shì)各有不同, 體液比腸更敏感, 因此抗氧化指標(biāo)的增加或抑制不僅與污染物的濃度組合、污染時(shí)間、受試生物的敏感性等因素有關(guān), 而且與測(cè)定時(shí)選擇的生物體組織類型具有相關(guān)性。在應(yīng)用抗氧化指標(biāo)監(jiān)測(cè)海洋環(huán)境污染時(shí), 不應(yīng)僅根據(jù)一種指標(biāo)的變化, 而是應(yīng)將幾種指標(biāo)結(jié)合起來(lái)綜合分析(王重剛等, 2002), 同時(shí)應(yīng)固定監(jiān)測(cè)時(shí)間、選擇統(tǒng)一的組織類型, 嚴(yán)格做到標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化操作。

4 結(jié)論

(1) 沙蠶3種消化酶活性大小為淀粉酶>蛋白酶>脂肪酶。Cd2+、Cu2+脅迫對(duì)沙蠶不同消化酶的作用效果不同, 消化酶活性和脅迫濃度并沒有呈顯著的效應(yīng)-劑量間相關(guān)關(guān)系。

(2) Cd2+、Cu2+脅迫對(duì)沙蠶的不同抗氧化指標(biāo)作用效果不同, 整體上, Cd2+、Cu2+脅迫使沙蠶抗氧化指標(biāo)增大, 隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)誘導(dǎo)作用減弱。顯著的效應(yīng)-劑量間相關(guān)關(guān)系存在于特定時(shí)間(3d、6d)的MDA含量, MDA含量作為潛在生物標(biāo)志物的可能性較大, 但其能否作為Cd2+、Cu2+污染水生生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)警性生物指標(biāo)需要更進(jìn)一步的調(diào)查和研究。

(3) Cd2+、Cu2+對(duì)同一指標(biāo)分別表現(xiàn)出不同的脅迫效應(yīng), 復(fù)合脅迫中Cd2+、Cu2+對(duì)沙蠶各指標(biāo)的影響存在交互效應(yīng)。

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EFFECTS OF SINGLE Cu, Cd, AND Cu-Cd COMBINED STRESS ON DIGESTIVE ENZYME ACTIVITIES AND ANTIOXIDANT INDEXES OF

CHEN Qiang1, 2, LI Zhong-Bao1, 2, GAO Zhan1, 2

(1. Fisheries College, Jimei University, Xiamen 361021, China; 2. Fujian Provincial Key Laboratory of Marine Fishery Resources and Eco-environment, Xiamen 361021, China)

An experimental ecology method was conducted to investigate digestive enzyme activities and antioxidant indexes ofexposed to different concentrations of heavy metal ions Cd2+, Cu2+, and their combination (Cd2+-Cu2+) from 3d to 9d. Results show that the factors ofshow different variation patterns under different concentrations of metal ions, and all factors were affected by the interaction effect of Cd2+and Cu2+in the combined stress experiments. The activity of amylase inwas the highest among the three digestive enzymes, and the activity of protease was higher than that of lipase. Single Cd2+and Cu2+could stimulate amylase to cope with the stress environment, and stimulation of single Cd2+and Cu2+stress on amylase was stronger than that of Cu-Cd combined stress. Compared with the control group, whenwere exposed to low concentrations of single Cd2+and Cu2+, their protease activities decreased in the early experimental period; when exposed to high concentrations of single Cd2+and Cu2+, their protease activities increased in the early experimental period. There was a synergy interaction of Cd2+and Cu2+on protease activities in the early period of combined stress experiment. Treatment with Cd2+and Cu2+had an inhibitory effect on lipase activities.Cd2+and Cu2+stress showed inductive effect on the activities of the SOD and CAT. POD activities in the single Cd2+stress groups were significantly induced and positively correlated with the Cd2+stress intensity. In the later period of the experiment, the POD activities in the single Cu2+stress groups significantly increased. In the combined stress experimental process, the POD activities in the low concentration of Cu2+groups were significantly induced, and those in the high concentration of Cu2+groups were significantly inhibited. GXH-Px activities and MDA contents in all experimental groups were significantly higher than those of the control group. In the combined stress experimental process, GXH-Px activities had obviously positive correlation with Cu2+level, and showed a negative correlation with Cd2+. Whenwere exposed to Cd2+and Cu2+stress for 3d or 6d, some significant effect-dosage relationships occurred, the content of MDA could be one of potential biomarkers to monitor marine contamination of heavy metals.

heavy metal;; stress; digestive enzyme activities; antioxidant indexes

* 福建省中青年教師教育科研項(xiàng)目, JT180275號(hào); 集美大學(xué)學(xué)科建設(shè)基金項(xiàng)目, ZC2018021號(hào), 集大科【2019】21號(hào); 福建省海洋漁業(yè)資源與生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金資助項(xiàng)目, ZK2014005號(hào); 福建省自然科學(xué)基金項(xiàng)目, 2017J01638號(hào)。陳 強(qiáng), 博士, E-mail: ahcq@jmu.edu.cn

黎中寶, 教授, 博士生導(dǎo)師, E-mail: lizhongbao@jmu.edu.cn

2019-12-18,

2020-01-27

X171.5; X503.22

10.11693/hyhz20191200264