鎘對中華稻蝗抗氧化系統(tǒng)的影響及生物累積效應(yīng).pdf

1、近年來，人們對重金屬污染水生和陸生環(huán)境以及最終影響人類健康問題的關(guān)注和研究日益增長。環(huán)境污染物，尤其是重金屬廢棄物的排放，一旦進(jìn)入水體或土壤，就會(huì)嚴(yán)重危害生物體的生長發(fā)育。昆蟲通過攝食、飲水等途徑也可以受到重金屬的入侵和毒害，重金屬能在體內(nèi)產(chǎn)生累積效應(yīng)，其脅迫導(dǎo)致活性氧的過量生成，從而干擾昆蟲體內(nèi)的抗氧化防御系統(tǒng)。
　　中華稻蝗(Oxya chinensis)是一種分布廣泛的農(nóng)業(yè)害蟲，它主要為害禾本科植物如水稻、小麥、高梁、玉米等

2、，因此對農(nóng)作物生產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失。當(dāng)中華稻蝗的生長環(huán)境受到重金屬污染時(shí)，由于其取食被污染的作物及雜草，重金屬離子就通過植物進(jìn)入蝗蟲體內(nèi)，產(chǎn)生累積及一系列毒害效應(yīng)。
　　為研究重金屬鎘在中華稻蝗體內(nèi)的累積規(guī)律及其生理生化毒副作用，本研究對中華稻蝗從1齡到成蟲期進(jìn)行了長期喂食染毒。1）以火焰原子吸收法測定不同齡期中華稻蝗體內(nèi)的鎘濃度，探討重金屬鎘在中華稻蝗不同發(fā)育階段的累積狀況;2）長期取食染鎘麥苗后，測定了中華稻蝗成蟲各組織部位鎘累積

3、濃度，進(jìn)而分析鎘在各組織部位的分布差異性;3）采用分光光度法測定經(jīng)長期染毒的不同齡期中華稻蝗體內(nèi)抗氧化酶活性和丙二醛含量的變化，探討中華稻蝗體內(nèi)重要抗氧化酶與鎘處理濃度之間的關(guān)系;4）對5齡中華稻蝗進(jìn)行鎘溶液注射，測定分析急性染毒下不同時(shí)間段抗氧化酶和MDA含量的變化規(guī)律。
　　本文研究結(jié)果表明:
　　1、不同濃度鎘溶液培養(yǎng)的麥苗累積了大量的鎘且累積量與鎘處理濃度呈正相關(guān)。中華稻蝗取食染鎘麥苗后，鎘通過麥苗進(jìn)入其體內(nèi)富集，處

4、理組中華稻蝗體內(nèi)鎘的累積濃度均遠(yuǎn)高于對照組的累積濃度，且中華稻蝗體內(nèi)鎘的累積存在劑量依賴性。在中華稻蝗發(fā)育的不同時(shí)期，鎘的累積濃度先升高后趨于平緩，成蟲期時(shí)雌雄蟲的累積量與染毒初期的累積水平相當(dāng)。
　　2、本文以食物染毒方法，采用不同濃度鎘溶液培養(yǎng)的麥苗飼喂中華稻蝗（從1齡若蟲至成蟲），將中華稻蝗成蟲不同組織部位（頭、翅、足、卵巢/精巢、體壁、前腸、中腸、后腸）解剖，并通過火焰原子吸收分光光度計(jì)測定其鎘的濃度，統(tǒng)計(jì)分析各組織部位鎘

5、的累積分布規(guī)律。測定結(jié)果表明，生長于濃度為0、36.67、73.34、110.01、146.68μg·g-1鎘溶液中的小麥，其葉片中鎘的累積濃度分別達(dá)到1.99、102.88、159.92、255.48、372.68μg·g-1，與培養(yǎng)液中鎘濃度呈顯著的正相關(guān)(Y=2.4379X-0.206，R2=0.988P＜0.01;Y:小麥中鎘濃度，X:鎘溶液濃度);隨著鎘處理濃度的增加，中華稻蝗頭、翅、足、卵巢/精巢、體壁、前腸、中腸、后腸中鎘

6、的累積濃度基本都呈增加的趨勢，例如，在各組織部位中鎘累積濃度最高的為中腸，雌雄蟲分別為對照組的139.29、82.11、197.94、212.74倍和99.89、70.32、100.17、91.23倍;在各組織部位中鎘累積濃度較低的足，雌雄蟲也分別達(dá)到了對照組的4.95、8.80、16.23、16.90倍和7.14、12.22、20.59、27.98倍。對中華稻蝗成蟲各組織部位鎘累積濃度進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，消化道各部位的累積濃度較其它部位為高

7、，其中，中腸內(nèi)鎘的累積濃度均為最高，前后腸間的累積濃度次之;此外，鎘在中華稻蝗頭部也有明顯的累積，其次是體壁和翅，而卵巢/精巢和足的累積濃度最低。本研究表明長期取食染毒小麥可導(dǎo)致鎘在中華稻蝗體內(nèi)的累積，且鎘在不同組織部位中的累積分布存在差異。
　　3、長期以不同濃度培養(yǎng)的染鎘麥苗飼喂中華稻蝗，在其整個(gè)發(fā)育過程中，鎘污染所引起的氧化損傷造成中華稻蝗發(fā)育時(shí)期抗氧化酶活性的變化和丙二醛(MDA)含量的升高。通過生化測定，發(fā)現(xiàn)各處理組各齡

8、期中華稻蝗的MDA含量均隨著處理濃度的增加而升高，且與中華稻蝗體內(nèi)相應(yīng)鎘的累積濃度呈正相關(guān)。雌雄中華稻蝗SOD活性在5齡時(shí)增加明顯，其它齡期的SOD活性均比1齡若蟲時(shí)有所增加，但成蟲時(shí)SOD活性比5齡時(shí)下降;雌雄中華稻蝗各處理組的GPx的活性在2齡、3齡、4齡和5齡時(shí)均被抑制;CAT的活性與對照相比，鎘處理組基本都是增加的。中華稻蝗受到鎘污染后，機(jī)體抗氧化防御系統(tǒng)中酶的活性以及脂質(zhì)過氧化水平均發(fā)生了相應(yīng)的改變，以抵抗和應(yīng)激重金屬鎘的毒害

9、效應(yīng)。
　　4、以0.2、0.4、0.6、和0.8mmol L-1的氯化鎘溶液對中華稻蝗5齡若蟲急性染毒，研究了24h、48h和96h超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)活性和丙二醛(MDA)含量的變化。結(jié)果表明，隨著處理時(shí)間的延長，SOD活性呈現(xiàn)先升后降的趨勢，48h時(shí)，處理組SOD活性均達(dá)到最高水平(5.96、8.43、6.58、3.49U/mgprotein);GPx活性的變化則表現(xiàn)為低濃度處理組(0.2、

10、0.4和0.6mmol L-1)在24h和48h時(shí)被激活，但在96h時(shí)，所有處理組的GPx活性均比對照組低，并與其呈顯著差異(P＜0.05）。對于MDA，鎘所誘導(dǎo)的氧化損傷造成MDA含量的顯著升高，中華稻蝗5齡若蟲在鎘的氧化脅迫下，體內(nèi)抗氧化酶活性和MDA含量均發(fā)生了變化，以防御機(jī)體所受到的重金屬毒害。
　　綜上所述，環(huán)境中的重金屬可以通過食物鏈進(jìn)入昆蟲體內(nèi)，并在不同組織部位產(chǎn)生不同程度的累積。由于重金屬鎘的累積，引起了中華稻蝗體