PVC微塑料对大型溞生长繁殖及基因表达的影响

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近年来,环境中的微塑料污染已引起越来越多的关注。塑料降解形成微塑料过程中会释放有害物质,同时微塑料可作为其他污染物的载体,吸附有害物质,进而毒性加剧,危害水生生物健康。为了探讨微塑料对水生生物的致毒机理,本实验以枝角类代表物种-大型溞(Daphnia magna)为实验对象,选择3种粒径(2、15和50μm)聚氯乙烯(Polyvinyl chloride,PVC)微塑料对大型溞进行了48 h急性毒性和21 d天慢性毒性实验,研究PVC微塑料对大型溞的生长繁殖、抗氧化系统及相关基因表达的影响,主要结果如下:1.在不同粒径PVC对大型溞影响的48 h急性毒性实验中,得到2、15和50μm粒径的PVC微塑料对大型溞的48 h LC50分别为20.5、25.2和49.7 mg·L-1。2.选取3种粒径PVC的1/2 LC50作为实验浓度,对大型溞进行48h急性毒性实验,检测抗氧化系统变化和相关基因表达影响,结果显示:(1)PVC暴露大型溞48 h后,超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)活力及丙二醛(Malondialdehyde,MDA)、谷胱甘肽(Glutathione,GSH)含量升高,总蛋白浓度降低,表明PVC可能会引起大型溞体内氧化应激反应,并造成了一定程度的氧化损伤。(2)与对照组相比,2μm PVC处理组大型溞SOD、CAT、α-酯酶(Esterase,EST)、热休克蛋白70(Heat-shock protein70,HSP70)和血红蛋白(Hemoglobin,DHB)表达量均显著上调,精氨酸激酶(Arginine kinase AK)显著下调。15μm处理组也明显上调CAT、DHB、HSP70的表达量,下调了AK表达量。但是,50μm处理组仅上调了DHB,下调了AK的表达量。3.在PVC对大型溞7 d摄食行为影响实验中,观察了PVC暴露下大型溞7天内的摄食率和滤水率的变化。结果显示:PVC暴露后大型溞的滤水率和摄食率显著降低,说明PVC暴露显著干扰大型溞的摄食行为。4.选择浓度为1/10 48 h LC50的3种不同粒径PVC微塑料对大型溞进行21天繁殖实验,观察了生长繁殖相关的生活史参数变化。实验结果表明PVC暴露下大型溞的第一胎生殖时间延迟,总繁殖量降低。由此结果推测,PVC会对大型溞种群产生不利的影响。5.在PVC对大型溞的21 d慢性毒性实验中,选取大型溞的抗氧化基因SOD和CAT,解毒相关基因细胞色素360(Cytochrome P360,Cyp360)和谷胱甘肽转移酶(Glutathione S-transferase,GST)及生殖相关基因细胞色素314(Cytochrome P314,Cyp314)和卵黄原蛋白(Vitellogenin,Vtg)进行基因表达检测,并对抗氧化系统(SOD、CAT、GSH和MDA)的变化进行测定,结果如下:(1)随着暴露时间的延长,SOD、CAT酶活力及GSH和ROS含量均呈现先升高后下降趋势。同时,2μm PVC在整个暴露期间均导致MDA上升。而15μm PVC组在暴露14和21 d时MDA也显著升高。但是,50μm PVC组对MDA没有影响。(2)基因表达方面,随着暴露时间的延长,SOD、CAT、GST、Cyp360和Cyp314基因表达量在整体上均呈现先升高后下降的趋势。但是,Vtg表达量在整个暴露时间均显著下调。
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