镉暴露对钩虾磷酸葡萄糖异构酶基因型的致死性差异研究_cropped

镉暴露对钩虾磷酸葡萄糖异构酶基因型的致死性差异研究_cropped 农业环境科学学报 2006,25(2):309-311 Journal of Agro-Environment Science 镉暴露对钩虾磷酸葡萄糖异构酶基因型的 致死性差异研究 1211 肖艳琴 李翠兰 张秋华 段毅豪 , , , 山西大学环境与资源学院山西 太原 山西大学生命科学与技术学院山西 太原 (1. , 030006; 2. , 030006) 摘要采用水平淀粉凝胶电泳技术和等位酶分析方法比较了氯化镉处理后钩虾种群多态基因座 各基因型个体的死亡率差: , Gpi - 1 异将 头钩虾暴露于 氯化镉中 后平均死亡率为 将存活个体和死亡个体分别进行等位酶分析以确定每个。268 50 g?L96 h 56.5%, 个体的基因型结果表明氯化镉对钩虾 种不同的基因型表现出不同的选择性致死效应各种基因型个体的死亡率分别为。, Gpi 6 , : 2 和 检验表明个体与 个 列联表 67%(Gpi- aa)、50%(Gpi- ab)、57%(Gpi- ac)、69%(Gpi- bb)、56%(Gpi- bc)73% (Gpi- cc)。!: Gpi- ab Gpi- cc 体之间的基因型与死亡率存在显著关联基因型很可能与钩虾对镉毒性的敏感性存在 以上结果说明该钩虾种群 ( P<0.05) 。Gpi- cc 相关关系。 死亡率关键词镉毒性钩虾等位酶基因型 : ; ; ; ; 文章编号: 1672- 2043(2006)02-0309 - 03 中图分类号文献标识码: X503.225 : A Differ ential Mor tality Among the Gammar r us Spetulus Genotypes at Glucose - 6 - phosphate Isomer ase by Cadmium Exposur e 1211 XIAO Yan-qin, LI Cui-lan, ZHANG Qiu-hua, DUAN Yi-hao (1. College of Environmental Science and Resources, Shanxi University, Taiyuan 030006, China; 2. College of Life Science and Technology, Shanxi University, Taiyuan 030006, China) Abstr act: The horizontal starch gel electrophoretic and staining techniques were used to identify allozyme banding patterns of phosphoglucose isomerase (Gpi), an enzyme involved in glycolysis, in each shrimp of Gammarrus spetulus exposed to cadmium. The shrimp samples were collected from Xinzhou District, Yunzhonghe of Yuanping City, China. The population had polymorphic loci at Gpi as shown by - 1 horizontal starch gel electrophoresis. When exposed to 50 g?LCdClsolution for 96 hours, a mortality of 56.5% for 268 Gammarrus 2 spetulus individuals was obtained. The allozyme analysis was then employed to determine the number of each genotype for both surviving and dead individuals. The differential mortality among the allozyme genotypes of Gpi was compared between surviving and dead groups of the shrimp. Mortalities of the individuals with different genotypes were 67% (Gpi- aa), 50%(Gpi- ab), 57%(Gpi- ac), 69%(Gpi- bb), 56%(Gpi- bc), 73% (Gpi- cc), respectively. Contingency table 2 tests demonstrated that significant genotypic effect was observed between Gpi- ab and ! Gpi - cc in dead and surviving groups (P <0.05). These results suggested that cadmium toxicity displayed nonrandom lethal effects on individuals with different genotype of Gpi, and perhaps Gpi - cc genotype frequency in a population of Gammarrus spetulus could be considered as the potential sensitive biomarker to cadmium exposure. More scrutinizing on the integration of other molecular markers and detailed toxicology should be done in order to clearly determine the relationship of Gpi genotypes and toxicity of cadmium exposure. Keywor ds: cadmium toxicity; Gammarrus spetulus; allozyme; genotype; mortality 收稿日期: 2005- 10- 10 基金项目国家自然科学基金资助项目山西省留学基金资助项目 : (20177012); 作者简介肖艳琴女硕士研究生研究方向为环境毒理学: ( 1978—) , , , 。 联 系 人: 段毅豪 E- mail: duany@sxu.edu.cn 肖艳琴等镉暴露对钩虾磷酸葡萄糖异构酶基因型的致死性差异研究年 月: 20064 310 随着工农业生产的快速发展和人口的急剧增长 溶液处虾的死亡率为 用该浓度的 ,。53%~65%CdCl 2 环境污染问日益严重其中以水体污染的危害最为 理健壮钩虾 头每隔 取出死亡个体并单独包 , 268 , 2 h [1]广泛尤其是重金属的污染镉对水生动物有强烈的 装冻存于冰箱备用后终止试验对活体 , 。, - 80?。96 h , 毒性作用其毒性最大的为可溶性氯化镉当质量浓 , , 和死亡个体分别单独包装冻存于冰箱备用并 , - 80?, - 1 [2]度为 时对水生物就能产生致死作用0.001 mg?L, 。 计算其死亡率。 - 1 水中含镉浓度达 时就可使鱼类死亡0.2,1.1 mg?L, 。 目 前 水 产 养 殖 区 等 渔 业 水 域 地 表 水 镉 浓 度 标 准 为 等位酶电泳技术1.3 [4、5]- 1根据以往研究结果磷酸葡 对有多态性的 , 6- 关于环境污染物与某些生物的致死性 0.005 mg?L。[3~6]萄糖异构酶进行分析分析方法为 ( GPI, EC 5.3.1.9) , 关系研究国外已有报道, 。 [10~12]水平切片淀粉凝胶电泳技术 淀粉凝胶浓度为。 一般认为环境污染物对自然种群有选择作用, , - 1柠 檬 酸 电 泳 缓 冲 液 为 污染物作为选择因子可通过对多态基因座位不同基 12.5% , Tris - ( 0.1 mol?L, 因型的个体的选择性致死作用使种群的抗性个体数 电泳缓冲液与凝胶缓冲液之比为 , pH7.6) , 9:1。 量增加从而改变原种群的遗传结构在许多动 , 。Gpi 将钩虾置于预冷的 双蒸水内匀浆 冰浴 20 μL ( 物中具有多态性一些在 上具有多态性的水生生 , Gpi 下浸入 滤纸芯作为上样样品然后在) , 3 mm×9 mm 。 物无论是海水生物还是淡水生物在受到环境污染 , , - 1冰箱内恒压电泳 水平切片后用特 4?( 11 V?cm) 5 h, 物影响后具有不同 基因型的个体表现出对环境 , Gpi 、[1011][4~8]异性染色方法进行染色酶谱判读时同一基因座。, 污染物不同的耐受程度。 钩虾是水生生态系统中的 ( Gammarrus Spetulus) 位泳动最快的带记为 等 以后依次记为 a, b、c 。重要类群且钩虾 基因座具有很高的多态性本 , Gpi 。 实验以原平钩虾种群为研究对象通过了解钩虾 , Gpi 数据处理1.4 等位酶基因型与氯化镉急性致死作用的相关关系探 , 试验得到的酶谱经判读后统计 各基因型的 Gpi 索钩虾 基因型作为镉污染水域标志物的 Gpi (marker)死亡数和存活数并对 各基因型个体的死亡率进, Gpi 可能性。 2 行 列联表 检验进行基因型与死亡率之间的2×2 !, 相关性检验在进行统计分析时的每个基因型。, Gpi 为一组每组的个体数即为重复, 。 结果2 材料和方法1 急性致死试验结果2.1 - 1 将钩虾在 溶液中暴露 50 g?LCdCl96 h, 2 本试供试农药1.1 本试验采用分析纯 CdCl, 2验共处理钩虾 头其中存活 头死亡 头用双蒸水配成 268 , 104 , 162 , 4 000 - 1 死亡率为 56.5% 。 的母液试验时稀释成所需的浓度mg?L, 。 氯化镉处理后钩虾多态基因座位 基因型频 2.2 Gpi 样本采集及处理1.2 率与氯化镉致死率的关系 样本采集1.2.1 钩虾的 共有 种等位基因按泳动速度的快 Gpi 3 , 本试验所用钩虾样本采自山西省原平市云中河, 慢分别记为 种各基因型个体的死亡率 a、b、c 3 。Gpi 运回实验室后在曝气 的自来水中适应性饲养, 24 h 2 及各基因型与死亡率的 列联表 检验结果见 2 ×2 !饲喂不含色素的金鱼饵料隔 7~10 d, 1 d ( fish flake) 1 表 和表 1 2。 次。 [9]样本处理 实验采用静水换液方法按照急性1.2.2 。 毒性实验方 表 各基因型在死亡组和存活组的个体数及死亡率 1 Gpi 法进行预实验将 浓度按等比数列设 个梯度 , CdCl5 Table 1 Individual numbers of each genotype at Gpi in dead 2 group and surviving group as well as mortalities 组浓度和 个对照组每组各设 次重复个处理1 , 3 。5 - 1 组浓度分别为 各组内随0.05、0.5、5、50、500 μg?L, 机投放 头健壮大小均一的钩虾暴露 后统10 、, 96 h , 计死亡率判断死亡以镊子轻触虾体无任何反 , , 应者为死亡整个试验过程不加入任何人工饵料。。 - 1 根据预试验的结果处理组浓度为 时钩, 50 g?L 农业环境科学学 报第 卷第 期25 2 311 2 向。表 各基因型死亡率的列联表 检验值 2 Gpi χ2 Table 2 Values of Contingencyt able χtest of individuals with 参考文献 :different genotypes 吴瑜瑞曾继业河口港湾和近岸海域重金属的污染程度与背景值[1] ,. 、 海洋环境科学 [J].1983,2:60- 67. 麦海明镉的危害与预防职业卫生事故预防[2] . 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Interactive effects of cadmi- um and zinc pollution on GPI and PGM polymorphisms in Idotea baltica 讨论3 [J]. Mar Pollut Bull, 1992, 24:619- 621. [8] Chagnon N L, Guttman S I. Biochemical analysis of allozyme copper 本研究选用磷酸葡萄糖异构酶进行等位酶( Gpi) and cadmium tolerance in fish using starch gel electrophoresis [J]. 分析一方面是因为 具有很高的多态性且酶活 。Gpi , Environ Toxicol Chem, 1989, 8: 1141- 1147. 性高染色清晰酶谱判读容易另一方面在其他小 , , ; , 、[45] 周 永 欣章 宗 涉水 生 生 物 毒 性 试 验 方 法北 京农 业 出 版 社[9] , . [M]. : , 型虾类种群遗传结构研究中也被多次选用。 1989. 本试验结果表明氯化镉对 各基因型的致死 , Gpi 王中仁植物等位酶分析北京科学出版社[10] . [M]. : , 1998. 效应表现出非随机效应基因型个体的死亡 , Gpi- ab [11] Murphy R W, Sites J W, Buth D J, et al. Protein I: isozyme elec- 率显著低于 基因型个体的死亡率这 Gpi- cc ( P<0.05), 、、[4~81314]trophoresis. in. Hillis D M, Moritz C, Mable B K, eds., Molecular sys- 一结果与以往研究结果具有一定的可比性表 , tematics (2nd, edition) [M]. 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Environ Pollu, 1993, 81: 147- 150. , , 究更为确切的等位酶基因型与重金属毒性之间的关 李翠兰段毅豪卢芙萍等敌百虫对中华稻蝗磷酸葡萄糖异构酶[15] ,, , . 基因型的致死性差异研究农业环境科学学报[J]., 2004, 23(2):381- 系因此这方面的工作应该成为今后研究的一个方。, 383. 李翠兰段毅豪卢芙萍等中华稻蝗等位酶基因型与阿维菌素 [16] , , , . 急性死亡率差异研究遗传学报[J]. , 2004, 31(11): 1241- 1247.