微囊藻毒素-LR对大乳头水螅的急性毒性研究

微囊藻毒素-LR对大乳头水螅的急性毒性研究 微囊藻毒素-LR对大乳头水螅的急性毒性 研究 安徽农业科学.JournalofAnhuiAgri.Sci.2011,39(29):17937—17938,17941编辑 朱琼琼责任校对傅真治 微囊藻毒素.LR对大乳头水螅的急性毒性研究 胡正宏,李玉成,郝家胜 (1.安徽大学资源与环境学院,安徽合肥230601;2.安徽师范大学生命科学学院, 安徽芜湖241000) 摘要[目的]为探讨藻毒素对水生模式动物水螅的毒性效应.[方法]以大乳头水螅 (Hydramagnipapillata)为试验材料,在不同浓度的 MC—IJR溶液处理下,观察其急性毒性效应.[结果]MC—LR对水螅24h的半致毋 浓度(LC)为12.158mg/L,48h的G50为4.029mg/L, 72h的c为1.799mg/L.[结论]较低浓度的MCLR溶液即可引起水螅的死亡,说明蓝 藻水华产生的Mc—I且对水螅等一些水生动物 造成危害.甚至可致水螅等一些低等水生动物的死亡.该研究可为水体污染的, 评价提供一定的参考依据. 关键词MC—LR;大乳头水螅;半致死浓度 中图分类号X131.2文献标识码A文章编号0517—66l1(2011)29—17937一o2 StudyontheAcuteToxicityofMicrosystin-LRonHydrama~nipapillata HUZheng-hongetal(SchoolofResourcesandEnvironmentalEngineering,AnhuiUniversit y,Hefei,Anhui230601) Abstract[Objective]Theresearchaimedtoevaluatethetoxiceffectofmicrocystinonhydroid (aquaticanimalmode1).[Method]Hydra magnipapillatawasthetestmateria1.UnderthedifferentconcentrationsofMC— LRsolution.itsacutetoxicityOilHydramagnipapillatawasob- served.[Result]Thehalflethalconcentration(LC50)ofMC— LRonHydramagnipapillataat24hwas12.158mg/L,4.029mg/Lat48h and1.799mg/Lat72h.[Conclusion]Hydramagnipapillatawoulddiewhentreatedwiththelo wconcentrationofMC—LRsolution.Itillus- tratedthatMC—LRproducedbycyanobaeteriabloomcausedthedamageonsomeaquaticanimals,andevens omelow—levelaquaticanimals died,suchasHydramagnipapillataandSOon.Theresearchprovidedsomereferencebasisfor thedetectionandassessmentofwaterbody pollution. KeywordsMC—LR;Hydramagnipapillata;Half1ethalconcentration 随着我国淡水水体富营养化的加剧,蓝藻水华产生的微 囊藻毒素对环境的危害已经成为中国环境的主要问之一. 微囊藻毒素(microcystins,MCs)由铜绿微囊藻(Microcystins aerug.inosa),鱼腥藻(Anabaena)和颤藻(Oscillatoria)等产生, 是一类环状七肽肝毒素…,目前所检测到的异构体有80多 种J,其中含量较多,毒性较大的是MC.LR,MC.YR和MC. RR这3种异构体.目前,有关MC对水生生物毒性作用 的报道主要集中于细胞毒理学和发育毒理学的上,而 MC对水生生物的急性毒性研究较少. 水螅(Hydra)是常见的小型水生生物,属于腔肠动物门 水螅纲.水螅对水质变化反应敏感,且易培养,世代周期短, 适合作为试验材料.笔者以大乳头水螅(Hydramagnipapil. 1ata)为试验对象,研究MC.LR对水螅的急性毒性效应,以期 为水体污染的检测和评价提供参考. 1材料与方法 1.1试验材料试验所用大乳头水螅采自安徽芜湖市郊, 在温度为25(5-1)oC,自然光照下进行培养,建立无性繁殖 系以供试验.水螅培养液:无水CaC1:1.47g,TES(N一三 (羟)甲基-2一氨基乙磺酸)1.15g,EDTA(乙二胺四乙酸钠) 0.04'g,加蒸馏水至10L,调节pH至6.9(?0.1).饵料:丰 年虫卵孵化的无节幼体.MC—LR购自伊普瑞斯科技有限公 司,配制成l0ms/L的母液备用. 1.2试验方法设置预试验组和试验组.预试验组:在浓 度为1,2,4和8mg/L的MC—LR溶液中用水螅进行预试验, 确定全致死浓度和最小效应浓度.根据预试验结果,将 基金项目国家自然科学基金资助项目(40972092). 作者简介胡正宏(1986一),男,安徽六安人,硕士研究生,研究方向: 水体环境化学与污染物治理,E.mail:mrhu1986@yahoo.eom. ca.通讯作者,教授,博士,硕士生导师,从事环境生物地 球化学和同位素地球化学研究,E-mail:liyc1988@yahoo. com?ell0 收稿日期2011-06-27 5.598m#L和1.853mg/L作为试验的最高和最低浓度,按 照等对数间距方法,再取3个浓度组进行正式试验.设置 5个浓度系列,这5个浓度分别为5.598,4.426,3.221,2.443 和1.853mg/L.每个浓度3个平行组,每个平行组10只水 螅.同时,设置一个空白对照组,对照组10只水螅.试验组 和对照组溶液均为50ml,在100ml玻璃杯中进行.试验温 度25(?1)?.每隔6h记录水螅死亡个数.数据在 EXCEL软件中汇总,半致死浓度(c)的计算方法采用机率 单位法,将浓度对数作为横坐标,死亡机率单位(查表所 得)作为纵坐标,在SPSS11.5软件中获得线性回归方程,半 致死浓度即机率单位为5时,根据线性方程计算获得相应的 半致死浓度值. 2结果与分析 2.1水螅中毒症状试验表明,水螅中毒后,触手缩短或几 乎消失,失去附着能力,体色变浅,进而萎缩成小球状,成白 色状,进而解体,水螅死亡. 2.2急性试验结果MC—LR溶液对水螅的急性毒性试验结 果表明,不同浓度的MC-LR溶液对水螅的伤害程度不同,随 着浓度的增加,水螅死亡速度和死亡率随着上升.24和48h 的水螅死亡情况如表1所示. 2.2.124,48和72h的水螅死亡情况.在试验处理24h 时:最低浓度1.853mg/L的试验组未出现水螅死亡情况,但 水螅触手比对照组短;最高浓度5.598mg/L的试验组,出现 水螅死亡,死亡率为25.0%.最低浓度组死亡率为O%,故 不列入计算,回归获得的线性方程为Y=2.075X+2.7489, R=0.9661,P=0.017,计算得到MC.LR对水螅的24h的半 致死浓度为12.158ms/L. 在试验处理48h时:最低浓度1.853mg/L的试验组,出 现水螅死亡情况,死亡率为20.0%;最高浓度5.598ms/L的 试验组,水螅死亡较多,死亡率达65.0%.回归获得的线性 l7938安徽农业科学2011正 方程为Y=2.4083X+3.5426,R=0.9834,P<O.01,计算得 到MC—LR对水螅48h的半致死浓度为4.029m#L. 表15种浓度的MC-LR溶液处理24,48和72h时水螅的死亡情况 Table1ThedeathsituationsofHydramagnipapillatatreatedbyfive kindsofconcentrationsofMC-LRsolutionfor24.48and72h 在试验处理72h时:最低浓度1.853m#L的试验组,出 现水螅死亡情况,死亡率为50.0%;最高浓度5.598mg/L的 试验组,水螅死亡率100%,舍去.回归获得的到线性方程为 Y=3.5875X+4.1027,R2=0. 9756,P=0.02,计算得到MC- LR对水螅72h的半致死浓度为1.779mg/L. 试验表明,水体中含有低浓度的MC.LR就可对水螅造 成较大危害:当水体中的MC-LR浓度达到1.853mg/L的时 候,30h内水螅就会死亡;当水体中的MC—LR浓度达到 5.598ms/L的时候,12h内水螅就会出现死亡现象,60h时 会全部死亡. 3结论与讨论 近年来,人们对藻毒素及其他污染物的污染问题越来越 关注,MC.LR对水生动物的急性毒性研究也有一些报道 (表2). 表2几种污染物对多种水生动物的急性毒性作用 Table2Theacutetoxicityofseveralpollutantsonmanykindsofa- quaticanlnlais 污染物 Pollutant 动物类别时间 AnimalcategoryTime//hm#L 文献 Referenee literature 水螅对水质变化敏感,当污染物进入水体后,水质被污 染,水螅就会产生相应反应,水螅的反应程度跟污染物的种 类和污染物浓度有关.此外,由于不同污染物的致毒机制不 同,所以不同的污染物对水螅的毒性效应也不同.从表2可 看出,MC-LR对水螅48h的c为4.029m#L,Cd"对水螅 48h的LC.为0.45m#L,农药草甘膦对水螅48h的C卯为 109.77m#L,说明MC—LR对水螅的毒性小于cd2而又远大 于草甘膦;同时可看出,MC-L和cd2对水螅48h的C相 差1个数量级,但水螅对MC—LR和cd污染反应都较为敏 感,而草甘膦对水螅48h的,c远大于前两者,这说明水螅 对3种污染的敏感度相差较大. 同种污染物对不同类的生物的生化影响机制可能不同, 所以不同生物对同种污染物的敏感度不同.从表2可看出, 草甘膦对轮虫24h的C?为18.20m#L,而草甘膦对水螅 48h的己为109.77mg/L,说明对草甘膦污染而言,轮虫的 反应比水螅更加敏感.但就MC-LR污染而言,水螅比轮虫 反应敏感,MC—LR对水螅24h的LC.为12.158mg/L,而其 对轮虫24h的LG50为124.87mg/L,两者相差1个数量级; MC—LR对水螅72h的(1.779mg/L)介于对卤虫(2.00 mg/L)和大型潘(1.26mg/L)之间,数值大小相差在O.5 mg/L之内,说明水螅对MC—LR的敏感度与卤虫,大型潘很接 近.cd2对水螅和斑节对虾仔虾的毒性大小差别很小,这可 能跟生物的生命阶段相关.从以上可看出水螅对MC.LR的 反应很敏感. 微囊藻毒素成分复杂,MC—LR只是微囊藻毒素毒性最大 的成分,MC.LR可引起DNA链断裂损伤和抑制蛋 白磷酸酶1和2A的表达,引发肝癌.水体富营养化导 致蓝藻水华的爆发,蓝藻爆发不但影响水质和水螅等水生生 物的安全,而且其产生的微囊藻毒素也对水质和水螅等水生 生物的安全产生影响.微囊藻毒素是一类难降解的有机毒 素,在一些水产品中易发生富集心卜,含有微囊藻毒素的水 体和富集微囊藻毒素的水产品都对人体健康和安全产生较 大威胁.微囊藻毒素中其他成分对水螅的影响尚未见报道, 还有待进一步研究.该试验表明水螅对水体中MC.LR污染 的反应很敏感,研究数据可为相应的水体污染和环境监测提 供一定的依据. 参考文献 [1]CARMICHAELWw.Thetoxinofcyanobacteria[J].ScientificAmerican, 1994,270(1):64—72. [2]CODDGA.Cyanobacterialtoxins,theperceptionofwaterquality,andthe oritizationofeutrophicationcontrol[J].EcologicalEngineering,20O0,16 (1):51—60. [3]MERILUOTOJ.Chromatographyofmicreeystins[J].ChimicaCta,1997, 352(1/3):277—298. [4]HOEGERSJ,HITZFELDBC,DIETRICHDR.Occurrenceandelimina- fionofeyanobacterialtoxinsindrinkingwatertreatmentplants[J].Toxi? eologyandAppliedPharmacology,2005,203(3):231—242. [5]KUNIMITSUK.Chemistryandtoxicologyofcyclicheptapeptidetoxins,the microcystinsfromcyano-bacteria[J].MicrobiolCultColl,1994,10:5-33. [6]METCALFJS,LINDSAYJ,BEATHEKA,eta1.Toxicityofcylindrosper- mopsintothebrineshrimpArtemiasalina:comparisonswithproteinsyn- thesisinhibitorsandmicrocystins[J].Toxicon,20O2,40:1115—1120. [7]KEILC,FORCHERTA,FASTNERJ,eta1.Toxicityandmicrocystincon- tentofextractsfromaPlanktothrixbloomandtwolaboratorystrains[J]. WaterResearch,2OO2,36:2133-2139. (下转第17941页) 39卷29期刘良国等洞庭湖水系黄颡鱼的形态差异及染色体组型1794l 形态异质性是种的重要适应性之一,其形态上的差异有利于 种群能更加多样化地利用资源,繁殖后代和适应环境.黄颡 鱼属于底栖,游泳生活的类群,试验得出沅水和澧水水系黄 颡鱼在体长/头长,头长/吻长,体长/尾柄高3个比例性状上 存在差异,而头长,吻长,尾柄高的差异可能正好反映了与黄 颡鱼底栖摄食和游泳生活相适应的能力,是黄颡鱼各自对2 条水系栖息环境长期适应的结果. 形态学上的差异可能是环境因素作用的结果,也可能是 物种遗传物质的变化所致.试验在对沅水和澧水黄颡鱼形 态学特征比较的基础上,进一步对其染色体组型进行了分 析.结果表明,2条水系黄颡鱼的染色体数目和组型是一致 的.至于2条水系黄颡鱼形态上的差异是否与其分子遗传 相关,还有待从分子水平作进一步研究. 表4几种黄颡鱼属鱼类染色体组型比较 Table4ThekaryotypecomparisonamongseveralspeciesofPef- teobagrus 表4列举了该试验与洪云汉等,沈俊宝等报道的 几种黄颡鱼染色体数目及组型.由表4可见,黄颡鱼属的几 个种在种间既存在染色体数目上的差异(如长须黄颡鱼的染 色体数目为50),也存在染色体组型上的差异;在黄颡鱼种 内,虽然染色体数目相同,但染色体组型和臂数也存在差异. 不同研究者在黄颡鱼染色体组型研究上的差异,除了技术方 法上的原因外,更有可能反映了黄颡鱼物种在染色体水平上 的遗传多样性.所以,在保护和开发利用黄颡鱼这一野生资 源物种的过程中,必须对其在形态和细胞遗传上的多样性加 以考虑. 参考文献 [1]褚新洛,郑葆珊,戴定远.中国动物志?硬骨鱼纲?鲇形目[M].北京: 科学出牡,1999. [2]肖秀兰,欧阳敏,张明,等.鄱阳湖水系黄颡鱼若干生物学特性的研究 [j].江西农业,2OO2,14(4):18—22. [3]杨彩根,宋学宏,王志林,等.澄湖黄颡鱼生物学特性及其资源增殖保 护技术初探[J].水利渔业,2003,23(5):27—28. 【4]罗玉双,夏维福,刘良国,等.黄颡鱼人工繁殖及鱼苗培育实验[J].水 产科学,2001,20(6):15—17. [5]刘文彬,张轩杰.黄颡鱼的卵巢发育和周年变4t[J].湖南师范大学:自 然科学,2003,26(2):73—78. [6]童芳芳,汤明亮,杨星,等.用RAPD和SCAR复合分予拒苛颡鱼属 进行种质鉴定[J].水生生物,2O05,29(4):465—468. [7]宋平,潘云峰,向筑,等.黄颡鱼RAPD标记及其遗传多样性的初步分 析[J].武汉大学:理学版,2001,47(2):233—237. [8]昝瑞光.滇池两种类型鲫鱼的性染色体和c一带核型研究[J].遗传学 报,1982,9(1):32—39. [9]LEVANA,TREDK,SANDBERGAA.Nomenctureforcentromericposi- tiononchromosomes[J].Heredita,1964,52(2):201—220. [10]姚景龙,严云志,高勇,等.扁头觥地理种群形态变异的研究兼论大鳍 觥的物种有效性[J].动物分类,2007,32(4):814—821. [11]庆宁,吕凤义,赵俊,等.华南沿海地区西部人海水系中间黄颡鱼的形 态变异及地理分化[J].动物学研究,20o7,28(2):207—212. [12]林植华,雷焕宗.雌雄两性黄颡鱼头部形态特征的增长[J].丽水师范 专科学校,2004,26(2):39—41. [13]洪云汉,周墩.脆科九种鱼的核型研究[J].动物学研究,1984,5(3):21 — 28. [14]沈俊宝,范兆廷,王国瑞.黄颡鱼的核型研究[J].遗传,1983,5(2):23 — 24. (上接第17938页) [8]李效宇,刘永定,宋立荣,等.微囊藻毒素对大鳞副泥鳅胚胎和幼鱼的 毒f生孜应[J].水生生物,2003,27(3):318—319. [9]陈钦耀,穆守玉,陈兵,等.应用水螅细胞重聚体对2种食品添加剂安全 性评价的@-i,3-[J].环境科学,1996,17(2):钾一48. [1O]周永欣,章宗涉.水生生物毒性实验方法[M].北京:农业出版社, 1989:114,206. [11]邹陈梁.高椒英.铜,锌,镉,汞,锰和铬对斑节对虾仔虾急性致毒的研 究[J].海洋环境科学,1994,13(3):13—18. [12]陈哪,郝刻生,王莹,等.铜,铅,镉,锌,汞和银离子复合污染对水螅的 急性毒『生效应[J].生物学杂志,2OO7,24(3):32—35. [13]林玉锁,龚瑞忠,朱忠林.农药[M].北京:化学工业出版社.20130:77— 78. [14]储昭霞,席贻龙,徐晓平,等.除草剂草甘膦对萼花臂尾轮虫生活史特 征的影响[J].应用生态,2005,16(6):1142—1145. [15]宋辉,胡好远,李玉成,等.五种常见农药对水螅的单一和联合急性毒 性[J].安徽师范大学,2010,33(2):159—163. [16]LINDSAYJ,METCALFJS,CODDGA.Protectionagainstthetoxicityof microcystin-LRandcylindrosp-ermopsininAnemiasalinaandDaphnia spp.bypretreatmentwithcyanobactefi~lipopolysacchari—de(LPS)[J]. Txcieon,2OO6,48:995—1001. [17]陈艳,王金秋,王阳,等.微囊藻毒素对褶皱臂尾轮虫的毒陛效应和种 群增长影响[J].中国环境科学,20O2,22(3):198—201. Il8JBOLESDP,KRUGERH,VILJOENCC.Isolationandcharacterizationof fourtoxinsfromthebluegreenalgae,Microcystisaeruginosa[J].Toxicon, 1982,20(6):945-954. [19]GUPTAN,PANTSC,VIJAYARAGHAVANR,eta1.Comparativetoxicity evaluationofcyanobactefialcyclicpeptidetoxinmicrocystinvariants(LR, "+"+n+"+"——一十 RR,YR)inmice[J].Toxicology,20O3,188(2/3):285-296. 『2o]GEHRINGERMM.Microeystin.LRandokadaicacid.inducedcelIWar effects:adualisticresponse[J].FEBSLett,20O4,557(3):1-8. [21]HONKANENRE,ZWILLERJ,MOORERE,eta1.Characterizationof microcystin—LR.apotentinhibitoroftype1andtype2Aproteinphospha- tases[J].JBiolChem,1990,265:19401—19404. [22]傅文字,徐立红.微囊藻毒素致毒机理的研究进展[J].浙江大学学 报:医学版,2OO6,35(3):342—346. [23]徐海滨,隋海霞,高士荣,等.微囊藻毒素在鲤鱼体内生物富集作用的 初步研究[J].中国食品卫生杂志,2003,15(3):202—204. [24]李旭光,周刚,周军林,等.太湖微囊藻毒素在罗非鱼体内累积及生物 降解的初步研究[J].水生态学杂志,2010,3(1):67—70. [25]李文学,青学刚,刘俊凤,等.家蚕品种871C×872C对BmNPV抗性鉴 定研究[J].西南I,2011(2):779—781. [26]宋辉,胡好远,胡正宏,等.啶虫脒和草甘瞵及其复合污染对水螅的毒 性作用[J].安徽农业科学,2010,38(20):10811—10813+10824. []袁盛勇,薛春丽,陈斌,等.球孢自僵菌MZ04-1016菌株对斜纹夜蛾幼 虫的致病性研究[J].西南农业,2010(5):1540—1543. [28]孟立霞,张文华,潘娟,等.甲氰菊酯和溴氰菊酯对黔东南田鱼(鲤)的 急性毒性与安全洋价[J].安徽农业科学,2011,39(11):10301—10302. [29]梁玉勇,姚英娟,王梁全,等.水菖蒲提取物对水稻褐飞虱的生物活性 研究[j].江西农业,2010(12):94—96. [30]谭树华,赵丽萍,宫鹏飞5种水产药物对克氏原螯虾的急性毒性作用 [J].安徽农业科学,2010,38(33):18852—18854. [31]胡建斌,刘丹华,王建丽,等.EMS诱导黄瓜离体变异及分子标记检测 『J1.江西农业,2ol1(4):36—38.