草甘膦对鲫鱼肝脏内膜系统和超氧化物歧化酶的影响

第49卷第 7期 2010年 7月 湖 北 农 业 科 学 Hubei A gricultural Sciences Vo1．49 No．7 Ju1．，2010 草甘膦对鲫鱼肝脏内膜系统和超氧化物歧化酶的 影响 张彬彬 (滨州学院生命科学系，山东 滨州 256600) 摘要：研究了不同浓度的草甘膦处理液对鲫鱼肝细胞 内膜系统以及超氧化物歧化酶(SOD)的影响。结 果表 明．随浓度 的增加 ，肝 细胞 内膜 系统 中线粒体肿胀及 空泡化、内质 网空泡化 、异噬型溶酶体增 多。不 同浓度的草甘膦处理对鲫鱼肝脏中SOD均起诱导作用，SOD活性随污染物浓度的降低而升高，96h处理 的 SOD活性先被诱导．而后随浓度的降低反 而出现抑制效应 。 关键词 ：鲫鱼；草甘膦 ；肝脏 ；内膜 系统 ；超氧化物歧化酶(SOD) 中图分类号 ：$965．117 文献标识码 ：A 文章编号 ：0439—8114(2010)07—1681—03 Effects of Glyphosate on the Hepatic Endomembrane System and SOD of Carassius auratus ZHANG Bin-bin (Life Science Department of Binzhou College，Binzhou 256600，Shandong，China) Abstract：The effect of different concentrations of glyphosate on ER and SOD of Carassius眦 was studied．The results showed that with concentration elevated， mitochondrion swelled and vacuolated，ER vacuolated，heterolysosome grew in the hepatic endomembrane system．The results showed that different concentration glyphosate dealing all had induced effects on SOD in Carassius attrattts liver．and the activity of SOD increased by with the decrease in the concentrations of pollutants． S0D activitv of 96h treatment was first induced and then restrained with the decrease of concentration． Key s：Carassius aurattts；glyphosate；hepatic；ER；SOD 草甘膦(Glyphosate)是一种高效、低毒、广普、非 选择性叶面喷施 的芽后除草剂 ．为 当今世界上生产 量最大的农药品种．全世界农田与非农田用量合计 约 67 100 t．而且草甘膦在全球的使用量仍以每年 20％的速度递增 然而其大量使用给农业带来巨大 效益的同时。如果使用不当．也会对环境造成较大 的污染。 越来越多的研究表明．草甘膦对不同的生物及 其不同的生育期具有不同程度的不利影响。南旭 阳⋯曾报道过草甘膦对鲫鱼外周血红细胞微核及核 异常的影响．认为草甘膦对鲫鱼具有一定 的毒性 ． 但不具有剂量效应 与染毒时间的长短也无明显相 关性。耿德贵等_2_研究了除草剂精克草星、苯磺隆、 使它隆和草甘膦独及联合作用时对中华大蟾蜍 蝌蚪红细胞微核及核异常等遗传指标 的影响 国内 目前尚未追索到草甘膦对鲫鱼等水生生物生理功 能方面影响的报道。随着草甘膦在水中积蓄到一定 量后．将对水生生物产生影响．甚至通过间接的作 用影响人类的健康。就环境风险评价而言．日前还 没有形成完整的评价体系．很多方面的研究工作还 没有开展或者很少涉及．如草甘膦在土壤和水体中 的行为 、转化 、归宿及其对环境 的影响等方面的研 究还较少。也不够全面[引 因此要逐步搞清草甘膦对 人、动物和环境的影响及其机理 ．使其更好地为人 类服务。 本试验设计了5种不同浓度的草甘膦 ．研究其 在不 同处理时间对鲫鱼内膜系统 和 SOD活性 的影 响。旨在探索草甘膦对鲫鱼的毒害作用。从而为合 理使用草甘膦、保障渔业生产和提高生物安全性提 供初步的试验依据 收稿日期：2009—12—21 基金项目：滨州学院科研基金项目(BZXYL1004) 作者简介：张彬彬(1971一)，女，山东惠民人，讲师，硕士，主要从事生物分类和生理学研究 ，(电话)13854320lO6(电子信箱)bzzbbwj@126．com。 1682 湖 北 农 业 科 学 2010年 1 与方法 1．1 材料 试验用健康鲫鱼购自山东省滨州市六街水产 市场，体重(75．5~4．5)g，体长(9．4~2．0)era。草甘膦 (草甘膦异丙胺盐 。41％水剂)由上海惠光化学有限 公司提供：SOD试剂盒购于南京建成生物研究 所。日产 JEM--140a投射电镜：Gatan一792 CCD数 字图象采集系统 1．2 方法 1．2．1 给 药状态下肝脏 SOD活力的测定 通过急 性中毒试验 ．用蓝宇工作室 Version1．01 LD50数据 处理软件计算 24 h急性中毒试验的半数致死量为 128．11 mg／L。95％置信区问为 78．12～210．09 mg／L。 48 h中毒试验的半数致死量为48．96 mg／L．95％的 置信区间是 30．52～53．74 mg／L 安全浓度为 1．50 mg／L。以急性中毒试验为依据 ，根据 24 h内鲫鱼不 出现死亡和明显异常为标准．确定最高染毒浓度为 5．12 mg／L。以此为标准 ，按 1／2浓度梯度递减，分别 为 2．56、1．28、0．64、0．32、0．16 mg／L 5个浓度组(1～5 组)．每个浓度设 2个平行 另设一不加草甘膦的对 照组(OK)。每组均投放 15尾鲫鱼，每 24 h更换 1 次处理液 。在 24、48、96 h分别从各组取 出 4条鲫 鱼，取其肝脏。肝脏匀浆的制备和SOD活力的测定 均按照南京建成生物工程研究所提供的测试盒进 行制备和测定 1．2．2 肝细胞电镜切 片的制备 在处理后 96 h随 机抽取对照组和各浓度组鲫鱼 l条．取其肝脏．用 锋利剪刀剪下 1小块组织．迅速放到滴有预冷固定 液(2．5％戊二醛)的蜡片上，在固定液中用刀片把组 织切成体积约 1 mm3小块 ．用牙签将 3～5小块组织 转移至含有 2～3 mL预冷固定液的干净青霉素小瓶 内。然后置于 4℃冰箱内保存备用。 2 结果与 2．1 草甘膦对鲫鱼肝细胞 内膜系统的影响 线粒体是细胞内主要的能量形成所在地．是极 为敏感的细胞器．内质网参加蛋白质和脂质的合 成 、加工 、包装和运输 ，是细胞 中的重要 细胞器之 一 ． 所以在生理上或病理上都具有十分重要的意 义 草甘膦对鲫鱼肝细胞线粒体、内质网、溶酶体等 内膜系统的影响见图 1。由图 1可以看出．对照组鲫 鱼肝细胞中有丰富的粗面内质网和线粒体．线粒体 嵴多、明显：1组鲫鱼肝细胞中出现大量的异噬型溶 酶体 内质网明显比对照组中丰富；2组肝细胞中出 现大量的异噬型溶酶体线粒体肿胀、嵴减少；3组肝 4组 5组 图1 不同浓度草甘膦对鲫鱼肝细胞线粒体、内质网、 溶酶体等内膜 系统的影响 细胞中线粒体肿胀、嵴明显减少；4组肝细胞中内质 网有空泡化现象：5组肝细胞中线粒体也出现空泡 化现象 2-2 草甘膦对鲫鱼肝脏 SOD活性的影响 草甘膦处理液对鲫鱼 SOD活性的影响见图 2、 表 1。可 以看出，24、48 h处理的鲫鱼 SOD活性均被 诱导。SOD活性随污染物浓度的降低而升高，96 h 处理的鲫鱼 SOD活性先被诱导 ，而后诱导率降低 ． 在 4、5浓度组反而出现抑制效应。 120 10o 呈 80 掣 6O 登 4o 曷 2o O 组别 图 2 不同浓度草甘磷对鲫鱼 SoD活性的影 响 3 结论 根据透射电镜观察结果。可以发现与对照组相 第 7期 张彬彬 ：草甘膦对鲫 鱼肝脏 内膜系统和超氧化物歧化酶 的影响 1683 比．在不 同浓度组鲫鱼肝细胞中出现了一系列的亚 细胞结构形态病变 草甘膦处理肝细胞变化主要表 现为线粒体肿胀 、空泡 以及 内质网空泡化 。这种核 结构改变大多是细胞不可恢复性损伤的标志 ．提示 活体内细胞死亡或坏死的出现 随着草甘膦浓度 的递增．亚细胞结构损伤程度也呈现渐进的变化。 低浓度组细胞 中线粒体 、内质网大量增生 ．说明了 肝细胞受到草甘膦的低毒影响时．出现了暂时的应 激反应 随着浓度的增大．草甘膦中的有机成分被 肝细胞吸收后 ．被溶酶体吞噬，而溶酶体不能将其 消化分解掉．因而形成了大量的异噬型溶酶体 ．此 种溶酶体的增多．将影响肝细胞的功能 ．进而致使 线粒体 、内质网出现空泡 ．最终导致肝细胞的损伤。 电镜观察结果显示．草甘膦可以直接作用于试验鲫 鱼的肝脏 ．并引起显著的病理学变化．从而扰乱生 物体正常的生理机能．产生显著的中毒症状．甚至 导致死亡。 当污染物进入生物体内进行生物转化时．可形 成多种 中问产物 ．其中许多中间产物可进人氧化还 原循环．产生比母体污染物危害性更大的中间代谢 产物，同时伴随着大量的活性氧自由基的产生 。这 些活性氧 自由基若不及时被清除 ．就会 引起 DNA 断裂、脂质过氧化、酶失活等损伤[6]，对机体造成氧 化胁迫。SOD普遍存在于动植物体 内．是生物体 内 抗氧化防御系统的重要组成成分 ．其在消除活性氧 自由基方面起着重要 的作用 ．其活性成分或含量可 由于污染的胁迫而发生改变．因而可间接反映环境 中氧化污染的存在 ．可作为机体受到氧化胁迫的指 标 ] 试验中低浓度草甘膦溶液中鲫鱼 SOD活性随 污染物浓度的下降而升高．以清除过量的自由基。 随着浓度的下降，在 0．32、0．16 mg／L浓度组，酶活 性受到抑制．这可能是污染物产生的大量活性氧中 问体已经超出了机体清除活性氧的能力。结果大量 的活性氧中间体作用于酶蛋白质分子关键性氨基 酸残基．从而使酶活性受到抑制所导致的结果Ll0]。 参考文献 ： 『11南旭阳．除草剂草甘膦对鲫鱼外周血红细胞微核及核异常的影 响[J]．2001，12(4)：2-5． 『2]耿德贵，刘 文．除草剂盖草能对黄鳝外周血红细胞微核和核异 常的影响[J]．徐州师范大学学报(自然科学版)，2000，18(2)： 53—55． [3]卢 信，赵炳梓，张佳宝，等，除草剂草甘膦的性质及环境行为 综述[J]．土壤周报，2005，10(5)：2-4． f4]周群芳，傅建捷，孟海珍，等．水体硝基苯对日本青鱼I荨和稀有觞鲫 的亚急性毒理学效应[J]．中国科学，2007，37(2)：197—206 [5]WALKER C H．Biochemical biomarkers in ecotoxicology-some recent developments[J]．Sci Total Environ，1995，171：189—195． [6]王海黎，陶 澍．生物标志物在水环境研究中的应用[J]．中国环 境科学，1999，19(5)：421—426． [7]沈盎绿，沈新强．柴油对斑马鱼超氧化物和过氧化氢酶活性的影 响[J]．海洋渔业，2005，27(4)：314—318． [8]王重刚，余 群，郁 昂，等．苯并(a)芘和芘暴露对梭鱼肝脏超 氧化物歧化酶活性的影响[J]．海洋环境科学，2002，21(4)：10— 13． [9]赵元风，吕景才，宋晓阳，等．镉污染对鲢鱼超氧化物歧化酶和过 氧化氢酶活性的影响[J]．农业生物技术学报，2002(10)：267— 271． 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