微量重金属对水螅摄食行为的毒性研究pdf
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与地表水相应离子限值比较可见试验的数据很低但不能据此表明水螅对3种重金属的敏感程度这是因为试验用的是自来水水中含有多种成分的物质有些物质组合后对毒性能起到拮抗作用而有的会增强毒性与常用的重金属毒性检测的动物浸泡法比较该试验技术优于常规的重金属毒性测试的动物浸泡方法
安徽农业科学 ,Journal of Anhui Agri. Sci. 2008 ,36 (10) :4111 - 4112 ,4137 责任编辑 icity of Trace Heavy Metals on the Feeding Behavior of Hydra peseudoligactis QIAO Bo et al (College of Life Sciences ,Shenzhen University ,Shenzhen ,Guangdong 518060) Abstract [Objective ] The aim of the research was to provide the technical support for the toxicological study on Hydra peseudoligactis . [Method] The lowest observed effect concentration(LOEC) of 3 kinds of trace heavy metal ions (Cu2 + , Cr6 + and Zn2 + ) for inhibiting the feeding and the feeding re2 sponse of H. peseudoligactis . [ Result ] LOEC of Cu2 + , Zn2 + and Cr6 + for inhibiting the feeding of H. peseudoligactis were 0. 014 , 0. 51 , 6 ×10 - 5mg/ L resp . and their LOEC for inhibiting the feeding response of H. peseudoligactis were 0. 03 , 0. 55 , 8 ×10 - 5 mg/ L resp . The non2observed effect concentra2 tion (NOEC) for inhibiting the feeding response of H. peseudoligactis were 0. 01 , 0. 5 , 6 ×10 - 5 mg/ L resp . Cu2 + , Zn2 + and Cr6 + all had obvious in2 hibitory effects on the feeding behavior of H. peseudoligactis and their toxicity in turn was Cr6 + > Cu2 + > Zn2 + . [ Conclusion] It was feasible to deter2
重金属对生态系统的污染已引起广泛关注 。Cu2 + 、Cr6 + 是常见的水体污染物 ,Zn2 + 虽然是人体所必需的微量元素 , 但是过多的摄入也会给机体带来危害。江敏等[1] 以罗氏沼 虾 ( Macrobrachium rosenbergii ) 、卜 艳 珍 等[2] 以 金 鱼 ( Carmsim auratus) 、周凯等[3] 以青蛤 ( Cyclina sinensis) 、汪学英等[4] 以黑 斑蛙 ( Rana nigromaculata) 做过重金属毒理学方面的探索 ,发 现其耐毒性都较高。王莹等[5]2006 年测试了铅、镉和锌离子 对水螅的联合毒性 ,不同重金属离子组合后的联合毒性都有 明显区别 。Karntanut 等[6]以不同的水螅 ( Hydra vulgaris) 做了 一些重金属微毒试验 ,发现微量重金属对水螅有直接的毒害 作用 ,指出水螅对水环境微量重金属是一种反应很敏感的动 物 ,可作为淡水水体污染程度的指示生物。Karntanut 等[7] 使 用绿水螅( Hydra viridissima) 了解其体内绿藻如何影响水螅对 污染物的反应 ,发现非共生和共生水螅能观察的最低效应浓 度分别是 0. 006 8 和 0. 016 mg/ L ,并提出共生水螅能够较好 地耐受毒物是受益于共生体。Bouchet 等[8] 研究比较了数种 淡水无脊椎动物壬基苯酚的急性和慢性毒性 ,指出水螅可作 为最敏感的动物之一 ,高于生存浓度的壬基苯酚浓度可中断 水螅的再生 。
图 2 Zn2 + 抑制水螅摄食试验 Fig. 2 Feeding behavior inhibited by Zn2 +
图 4 Cu2 + 抑制水螅摄食反应试验 Fig. 4 Feeding response inhibited by Cu2 +
图 5 Zn2 + 抑制水螅摄食反应试验 Fig. 5 Feeding response inhibited by Zn2 +
微量重金属对水螅摄食行为的毒性研究
乔 波 ,汪安泰 3 ,黄金栋 ,黄柱铭 ,李 佳 ,陈循叶 (深圳大学生命科学学院 ,广东深圳 518060)
摘要 [ 目的]为水螅毒理学研究提供技术支持。[ 方法]分别探索 3 种微量重金属离子(Cu 2 + 、Cr6 + 、Zn2 + ) 抑制水螅摄食和摄食反应的最 低可见效应浓度(LOEC) 。[ 结果] Cu2 + 、Zn2 + 、Cr6 + 抑制水螅摄食的 LOEC 分别为 0. 014 、0. 51 和 6 ×10 - 5 mg/ L ,其抑制水螅摄食反应的 LOEC 分别为 0. 03 、0. 55 和 8 ×10 - 5 mg/ L 。Cu2 + 、Zn2 + 、Cr6 + 对水螅摄食反应的无可见效应浓度(NOCE) 分别是 0. 01 、0. 5 和 6 ×10 - 5 mg/ L 。 Cu2 + 、Zn2 + 、Cr6 + 对水螅的摄食行为均具有明显的抑制作用 ,其毒性为 Cr 6 + > Cu2 + > Zn2 + 。[ 结论]利用水螅的不同摄食特性来检测水体 的微毒毒性是可行的。该技术具有较高的检测效率 ,优于常规的动物浸泡方法。 关键词 水螅 ; 铜 ; 锌 ; 铬 ; 摄食行为 ; 毒性检测 中图分类号 S947 文献标识码 A 文章编号 0517 - 6611(2008) 10 - 04111 - 02
基金项目 国家高技术研究发展计划项目 (2005AA60101005) ; 深圳大 学大学生创新性实验计划项目 。
作者简介 乔波 (1986 - ) ,男 ,山西大同人 ,本科生 ,专业 : 生物科学 。 3 通讯作者 。
收稿日期 2007212213
方法参照文献[ 11 ] 。室温 25～26 ℃下以曝气自来水培养。 每天饲以秀体蚤( Diaphanosoma sp. ) ,投饵后 2 h 换水。 1. 2 药品 CuSO4·5H2O、ZnSO4·7H2O(分析纯 ,汕头光华化学 厂) ; K2Cr2O7 (化学纯 ,长沙市国营延风化学试剂厂) ,按其离 子浓度以高纯水配制成 100 mg/ L 的母液备用 ,使用前用培养 水螅的自来水稀释 。 1. 3 试验设计 1. 3. 1 重金属抑制水螅摄食试验。用针挑取停食 24 h 的无 芽体水螅 5 只 ,置于直径 6 cm 的事先倒入 15 ml 重金属稀释 液的一次性培养皿内 ;5 min 后 ,每个皿内放入 20 只左右的水 蚤 ,水蚤事先用相同重金属浓度的溶液洗 1 次 ;室温 25 ℃放 置 30 min 后用解剖镜检查水螅消化腔内是否有水蚤 ;参考国 家城市供水水质标准 ( GB22002) 中的重金属含量限值 ,设置 试验重金属浓度梯度范围 。在水螅捕食和拒食之间设定数 个浓度梯度 ,反复试验 ,找出 Cu2 + 、Zn2 + 、Cr6 + 抑制水螅摄食 的 LOEC。 1. 3. 2 重金属抑制水螅摄食反应试验。以上述试验取得的 重金属抑制水螅摄食的 LOEC 为标准 ,配制不同浓度梯度的 重金属稀释液 ;在定制的厚凹玻片内移入 1 ml 重金属稀释 液 ,再移入停食 24 h 的 5 只无芽体水螅 ;5 min 后置于解剖镜 下 ,每个凹玻片的小穴内注入 40μl 水蚤提取液 ,立即检查水 螅触手与口的行为 ,探索重金属离子浓度抑制水螅摄食反应 的 LOEC。水蚤提取液提取方法 :捞取捕获的新鲜水蚤 ,置于 离心管中 ,研碎 ,低速离心 ,取其上清液 ,提取液均由高纯水 配置 ,以蒸馏水为对照。 2 结果与分析 2. 1 Cu2 + 、Zn2 + 、Cr6 + 抑制水螅摄食的 LOEC 对照组水螅 投入水蚤 30 min ,在解剖镜下可见其消化腔内水蚤 ,与无摄食 水螅有明显区别。试验组水螅的摄食未受到抑制时 ,其结果 与对照组相同 。该研究以试验组内所有个体的摄食能力完 全受到抑制 ,即所有水螅体内无水蚤的最低重金属离子浓
it was better than that of conventional animal soaking method. Key words Hydra peseudoligactis ; Cu ; Zn ; Cr ; Feeding behavior ; Toxicity determination
mine the micro toxicity of water body by using different feeding characteristics of H. peseudoligactis . This technology had higher detection efficiency and
水螅对水蚤的汁液有很强的摄食反应[9] ,即使离体的水 螅头 部 亦 有 相 同 的 摄 食 反 应[10] 。该 研 究 分 别 探 索 微 量 Cu2 + 、Cr6 + 、Zn2 + 抑制水螅摄食或摄食反应的最低可见效应 浓度 (Lowest Obvious Effective Concentration ,LOEC) ,并与相关 的毒理实验数据进行比较 ,以期为水螅毒理学研究一项更为 简便 、精确的实验技术 。 1 材料和方法 1. 1 材料 供试水螅采自广东省肇庆市九坑河水库 ,采集
图 3 Cr6 + 抑制水螅摄食试验 Fig. 3 Feeding behavior inhibited by Cr6 +
2. 2 Cu2 + 、Zn2 + 、Cr6 + 抑制水螅摄食反应的 LOEC 正常 水螅在滴入水蚤提取液后 ,2 min 内可见触手摆动或垂唇扩 展 ,这在试验中定义为有摄食反应 ,反之 ,定义为无摄食反 应 ;另外把抑制试验组所有个体摄食反应的最低的重金属浓 度 ,定义为抑制水螅摄食反应的 LOEC ;试验组与对照组结果 一致的最高重金属浓度 ,定义为无可见效应浓度(No Observed Effect Concentration ,NOEC) 。试验结果表明 Cu2 + 、Zn2 + 、Cr6 + 对水螅摄食反应的 LOEC 分别为 0. 03、0. 55、8 ×10 - 5 mg/ L (见 图 4～6) ,当重金属浓度分别高于其最低效应浓度时 ,水螅的 摄食反应完全受到抑制 。由图 4～6 可见 ,Cu2 + 、Zn2 + 、Cr6 + 对 水螅摄食反应的 NOEC 分别是 0. 01、0. 5、6 ×10 - 5 mg/ L 。 2. 3 Cu2 + 、Zn2 + 、Cr6 + 抑制水螅摄食与摄食反应的毒性强度 单独的 Cu2 + 、Zn2 + 、Cr6 + 对水螅的摄食行为存在明显的抑 制作用 ,其毒性强度大小为 :Cr6 + > Cu2 + > Zn2 + 。重金属离 子细微的浓度变化 ,即可对水螅的摄食行为产生干扰。这在 试验中从触手的摆动、垂唇的扩展行为都能观察出来 ,重金 属离子浓度在 NOEC 之上 ,其触手摆动缓慢或停止不动 ,口
处于紧闭状态 ,随浓度增加 ,Cu2 + 、Cr6 + 处理过的水螅瞬间就 可观察到触手萎缩 , 身体缩成一团 , 对机械刺激无反应。 Zn2 + 处理的水螅 ,触手松弛伸展 ,体色变成灰白 ,对机械刺激 同样无反应 。
图 1 Cu2 + 抑制水螅摄食试验 Fig. 1 Feeding behavior inhibited by Cu2 +
4112
安徽农业科学 2008 年
度 ,定义为抑制水螅摄食的 LOEC。由图 1～3 可见 ,Cu2 + 、 Zn2 + 、Cr6 + 抑制水螅摄食的最低效应浓度分别为 0. 014 、0. 51 、 6 ×10 - 5 mg/ L 。当 Cu2 + 、Zn2 + 、Cr6 + 浓度分别高于其最低效应 浓度时 ,水螅的摄食完全受到抑制。
安徽农业科学 ,Journal of Anhui Agri. Sci. 2008 ,36 (10) :4111 - 4112 ,4137 责任编辑 icity of Trace Heavy Metals on the Feeding Behavior of Hydra peseudoligactis QIAO Bo et al (College of Life Sciences ,Shenzhen University ,Shenzhen ,Guangdong 518060) Abstract [Objective ] The aim of the research was to provide the technical support for the toxicological study on Hydra peseudoligactis . [Method] The lowest observed effect concentration(LOEC) of 3 kinds of trace heavy metal ions (Cu2 + , Cr6 + and Zn2 + ) for inhibiting the feeding and the feeding re2 sponse of H. peseudoligactis . [ Result ] LOEC of Cu2 + , Zn2 + and Cr6 + for inhibiting the feeding of H. peseudoligactis were 0. 014 , 0. 51 , 6 ×10 - 5mg/ L resp . and their LOEC for inhibiting the feeding response of H. peseudoligactis were 0. 03 , 0. 55 , 8 ×10 - 5 mg/ L resp . The non2observed effect concentra2 tion (NOEC) for inhibiting the feeding response of H. peseudoligactis were 0. 01 , 0. 5 , 6 ×10 - 5 mg/ L resp . Cu2 + , Zn2 + and Cr6 + all had obvious in2 hibitory effects on the feeding behavior of H. peseudoligactis and their toxicity in turn was Cr6 + > Cu2 + > Zn2 + . [ Conclusion] It was feasible to deter2
重金属对生态系统的污染已引起广泛关注 。Cu2 + 、Cr6 + 是常见的水体污染物 ,Zn2 + 虽然是人体所必需的微量元素 , 但是过多的摄入也会给机体带来危害。江敏等[1] 以罗氏沼 虾 ( Macrobrachium rosenbergii ) 、卜 艳 珍 等[2] 以 金 鱼 ( Carmsim auratus) 、周凯等[3] 以青蛤 ( Cyclina sinensis) 、汪学英等[4] 以黑 斑蛙 ( Rana nigromaculata) 做过重金属毒理学方面的探索 ,发 现其耐毒性都较高。王莹等[5]2006 年测试了铅、镉和锌离子 对水螅的联合毒性 ,不同重金属离子组合后的联合毒性都有 明显区别 。Karntanut 等[6]以不同的水螅 ( Hydra vulgaris) 做了 一些重金属微毒试验 ,发现微量重金属对水螅有直接的毒害 作用 ,指出水螅对水环境微量重金属是一种反应很敏感的动 物 ,可作为淡水水体污染程度的指示生物。Karntanut 等[7] 使 用绿水螅( Hydra viridissima) 了解其体内绿藻如何影响水螅对 污染物的反应 ,发现非共生和共生水螅能观察的最低效应浓 度分别是 0. 006 8 和 0. 016 mg/ L ,并提出共生水螅能够较好 地耐受毒物是受益于共生体。Bouchet 等[8] 研究比较了数种 淡水无脊椎动物壬基苯酚的急性和慢性毒性 ,指出水螅可作 为最敏感的动物之一 ,高于生存浓度的壬基苯酚浓度可中断 水螅的再生 。
图 2 Zn2 + 抑制水螅摄食试验 Fig. 2 Feeding behavior inhibited by Zn2 +
图 4 Cu2 + 抑制水螅摄食反应试验 Fig. 4 Feeding response inhibited by Cu2 +
图 5 Zn2 + 抑制水螅摄食反应试验 Fig. 5 Feeding response inhibited by Zn2 +
微量重金属对水螅摄食行为的毒性研究
乔 波 ,汪安泰 3 ,黄金栋 ,黄柱铭 ,李 佳 ,陈循叶 (深圳大学生命科学学院 ,广东深圳 518060)
摘要 [ 目的]为水螅毒理学研究提供技术支持。[ 方法]分别探索 3 种微量重金属离子(Cu 2 + 、Cr6 + 、Zn2 + ) 抑制水螅摄食和摄食反应的最 低可见效应浓度(LOEC) 。[ 结果] Cu2 + 、Zn2 + 、Cr6 + 抑制水螅摄食的 LOEC 分别为 0. 014 、0. 51 和 6 ×10 - 5 mg/ L ,其抑制水螅摄食反应的 LOEC 分别为 0. 03 、0. 55 和 8 ×10 - 5 mg/ L 。Cu2 + 、Zn2 + 、Cr6 + 对水螅摄食反应的无可见效应浓度(NOCE) 分别是 0. 01 、0. 5 和 6 ×10 - 5 mg/ L 。 Cu2 + 、Zn2 + 、Cr6 + 对水螅的摄食行为均具有明显的抑制作用 ,其毒性为 Cr 6 + > Cu2 + > Zn2 + 。[ 结论]利用水螅的不同摄食特性来检测水体 的微毒毒性是可行的。该技术具有较高的检测效率 ,优于常规的动物浸泡方法。 关键词 水螅 ; 铜 ; 锌 ; 铬 ; 摄食行为 ; 毒性检测 中图分类号 S947 文献标识码 A 文章编号 0517 - 6611(2008) 10 - 04111 - 02
基金项目 国家高技术研究发展计划项目 (2005AA60101005) ; 深圳大 学大学生创新性实验计划项目 。
作者简介 乔波 (1986 - ) ,男 ,山西大同人 ,本科生 ,专业 : 生物科学 。 3 通讯作者 。
收稿日期 2007212213
方法参照文献[ 11 ] 。室温 25～26 ℃下以曝气自来水培养。 每天饲以秀体蚤( Diaphanosoma sp. ) ,投饵后 2 h 换水。 1. 2 药品 CuSO4·5H2O、ZnSO4·7H2O(分析纯 ,汕头光华化学 厂) ; K2Cr2O7 (化学纯 ,长沙市国营延风化学试剂厂) ,按其离 子浓度以高纯水配制成 100 mg/ L 的母液备用 ,使用前用培养 水螅的自来水稀释 。 1. 3 试验设计 1. 3. 1 重金属抑制水螅摄食试验。用针挑取停食 24 h 的无 芽体水螅 5 只 ,置于直径 6 cm 的事先倒入 15 ml 重金属稀释 液的一次性培养皿内 ;5 min 后 ,每个皿内放入 20 只左右的水 蚤 ,水蚤事先用相同重金属浓度的溶液洗 1 次 ;室温 25 ℃放 置 30 min 后用解剖镜检查水螅消化腔内是否有水蚤 ;参考国 家城市供水水质标准 ( GB22002) 中的重金属含量限值 ,设置 试验重金属浓度梯度范围 。在水螅捕食和拒食之间设定数 个浓度梯度 ,反复试验 ,找出 Cu2 + 、Zn2 + 、Cr6 + 抑制水螅摄食 的 LOEC。 1. 3. 2 重金属抑制水螅摄食反应试验。以上述试验取得的 重金属抑制水螅摄食的 LOEC 为标准 ,配制不同浓度梯度的 重金属稀释液 ;在定制的厚凹玻片内移入 1 ml 重金属稀释 液 ,再移入停食 24 h 的 5 只无芽体水螅 ;5 min 后置于解剖镜 下 ,每个凹玻片的小穴内注入 40μl 水蚤提取液 ,立即检查水 螅触手与口的行为 ,探索重金属离子浓度抑制水螅摄食反应 的 LOEC。水蚤提取液提取方法 :捞取捕获的新鲜水蚤 ,置于 离心管中 ,研碎 ,低速离心 ,取其上清液 ,提取液均由高纯水 配置 ,以蒸馏水为对照。 2 结果与分析 2. 1 Cu2 + 、Zn2 + 、Cr6 + 抑制水螅摄食的 LOEC 对照组水螅 投入水蚤 30 min ,在解剖镜下可见其消化腔内水蚤 ,与无摄食 水螅有明显区别。试验组水螅的摄食未受到抑制时 ,其结果 与对照组相同 。该研究以试验组内所有个体的摄食能力完 全受到抑制 ,即所有水螅体内无水蚤的最低重金属离子浓
it was better than that of conventional animal soaking method. Key words Hydra peseudoligactis ; Cu ; Zn ; Cr ; Feeding behavior ; Toxicity determination
mine the micro toxicity of water body by using different feeding characteristics of H. peseudoligactis . This technology had higher detection efficiency and
水螅对水蚤的汁液有很强的摄食反应[9] ,即使离体的水 螅头 部 亦 有 相 同 的 摄 食 反 应[10] 。该 研 究 分 别 探 索 微 量 Cu2 + 、Cr6 + 、Zn2 + 抑制水螅摄食或摄食反应的最低可见效应 浓度 (Lowest Obvious Effective Concentration ,LOEC) ,并与相关 的毒理实验数据进行比较 ,以期为水螅毒理学研究一项更为 简便 、精确的实验技术 。 1 材料和方法 1. 1 材料 供试水螅采自广东省肇庆市九坑河水库 ,采集
图 3 Cr6 + 抑制水螅摄食试验 Fig. 3 Feeding behavior inhibited by Cr6 +
2. 2 Cu2 + 、Zn2 + 、Cr6 + 抑制水螅摄食反应的 LOEC 正常 水螅在滴入水蚤提取液后 ,2 min 内可见触手摆动或垂唇扩 展 ,这在试验中定义为有摄食反应 ,反之 ,定义为无摄食反 应 ;另外把抑制试验组所有个体摄食反应的最低的重金属浓 度 ,定义为抑制水螅摄食反应的 LOEC ;试验组与对照组结果 一致的最高重金属浓度 ,定义为无可见效应浓度(No Observed Effect Concentration ,NOEC) 。试验结果表明 Cu2 + 、Zn2 + 、Cr6 + 对水螅摄食反应的 LOEC 分别为 0. 03、0. 55、8 ×10 - 5 mg/ L (见 图 4～6) ,当重金属浓度分别高于其最低效应浓度时 ,水螅的 摄食反应完全受到抑制 。由图 4～6 可见 ,Cu2 + 、Zn2 + 、Cr6 + 对 水螅摄食反应的 NOEC 分别是 0. 01、0. 5、6 ×10 - 5 mg/ L 。 2. 3 Cu2 + 、Zn2 + 、Cr6 + 抑制水螅摄食与摄食反应的毒性强度 单独的 Cu2 + 、Zn2 + 、Cr6 + 对水螅的摄食行为存在明显的抑 制作用 ,其毒性强度大小为 :Cr6 + > Cu2 + > Zn2 + 。重金属离 子细微的浓度变化 ,即可对水螅的摄食行为产生干扰。这在 试验中从触手的摆动、垂唇的扩展行为都能观察出来 ,重金 属离子浓度在 NOEC 之上 ,其触手摆动缓慢或停止不动 ,口
处于紧闭状态 ,随浓度增加 ,Cu2 + 、Cr6 + 处理过的水螅瞬间就 可观察到触手萎缩 , 身体缩成一团 , 对机械刺激无反应。 Zn2 + 处理的水螅 ,触手松弛伸展 ,体色变成灰白 ,对机械刺激 同样无反应 。
图 1 Cu2 + 抑制水螅摄食试验 Fig. 1 Feeding behavior inhibited by Cu2 +
4112
安徽农业科学 2008 年
度 ,定义为抑制水螅摄食的 LOEC。由图 1～3 可见 ,Cu2 + 、 Zn2 + 、Cr6 + 抑制水螅摄食的最低效应浓度分别为 0. 014 、0. 51 、 6 ×10 - 5 mg/ L 。当 Cu2 + 、Zn2 + 、Cr6 + 浓度分别高于其最低效应 浓度时 ,水螅的摄食完全受到抑制。