镉胁迫与净化对草鱼镉蓄积和MATE基因表达影响的研究

发布时间：2020-04-17 20:31

【摘要】：草鱼(Ctenopharyngodon idellus)是我国产量最大,养殖最为广泛的经济鱼类之一。但随着中国工农业生产的发展,水环境中镉(Cadmium,Cd)污染问题日益严重,使草鱼养殖甚至是人们的健康都受到严重的威胁。因此,了解草鱼重金属的代谢途径,寻找有效降低体内镉浓度的方法十分重要。多药及毒素外排转运蛋白(Multidrug and toxic compound extrusion family,MATE)是一类可将多种金属离子等从机体细胞中排出的多功能转运体,可有效减少毒性物质在机体内残留蓄积。本文通过设计草鱼镉胁迫—净化试验,以1/2镉的96 h半数致死浓度(96 hours Lethal Concentration 50,96 h LC_(50))胁迫4天,随后进行无镉净化10天,期间检测草鱼鳃丝、肝胰脏、肾脏和肌肉四个组织器官中的镉蓄积浓度动态变化,并测定MATE3、MATE5、MATE6基因的相对表达量,探讨不同组织器官中MATE3、MATE5、MATE6基因、镉蓄积浓度、镉胁迫净化时间三者间的关系,进一步了解MATE对镉外排作用,为后期鱼类MATE基因在重金属镉外排的研究提供科学依据和基础资料。试验结果如下:1、运用寇氏法计算获得镉对草鱼的96 h LC_(50)为6.30 mg/L,并以1/2 96 h LC_(50)开展胁迫—净化试验。在镉胁迫试验中,草鱼鳃丝、肝胰脏、肾脏和肌肉中的镉浓度均明显上升,分别在胁迫后24 h、72 h、48 h、24 h达到蓄积高峰,最高浓度依次为9.97mg/kg、7.63 mg/kg、7.30 mg/kg、0.40 mg/kg。在净化期间,鳃丝和肌肉的镉浓度与胁迫期间相比,变化较小,而肝胰脏和肾脏的镉浓度却呈现持续大幅增长模式。并通过社会科学统计软件包(Statistical Package for Social Science,SPSS 20.0)分析可知肝胰脏与肾脏的镉浓度一直呈极显著正相关关系(P0.01),鳃丝与肌肉的镉浓度随着胁迫时间的增加呈显著正相关(P0.05)。2、应用实时荧光定量对镉胁迫—净化试验期间草鱼鳃丝、肝胰脏、肾脏和肌肉中MATE3、MATE5、MATE6 mRNA的相对表达量进行测定。在镉胁迫期间,与对照组相比,草鱼鳃丝MATE3 mRNA在胁迫后96 h显著性上升(P0.05),MATE5、MATE6 mRNA则一直呈表达抑制现象(P0.05);肝胰脏MATE3 mRNA只有在胁迫12 h显著升高(P0.05),然后恢复正常,MATE5表达量变化较大,胁迫后表达量立即上升,在6-24h分别提升了2.70(P0.05)、1.40、2.17(P0.05)倍,然后回落到正常水平;MATE6表达量一直较低(P0.05);肾脏MATE基因的表达量在胁迫后均明显上升,MATE3、MATE5、MATE6分别在胁迫6 h、12 h、6 h达到胁迫期间的最高表达量(P0.05);肌肉中MATE3 mRNA表达量在镉胁迫期间变化不明显,MATE5在胁迫24 h和96 h表达量显著性升高(P0.05),MATE6一直处于抑制表达状态(P0.05)。在胁迫后的净化试验中,与对照组相比,草鱼鳃丝MATE3、MATE5、MATE6基因表达呈先升后降,均在净化12 h达至表达最高值(P0.05);肝胰脏MATE3、MATE5、MATE6基因均在净化48 h达至表达量最大值(P0.05),而后表达恢复正常或进一步下降;肾脏MATE3、MATE5、MATE6基因表达量均在净化216 h达至最大值(P0.05),其中MATE5表达量一直维持较高水平(P0.05);肌肉MATE3、MATE5、MATE6基因表达处于抑制表达状态(P0.05)。3、草鱼鳃丝MATE3、MATE5、MATE6 mRNA在净化初期出现高表达现象,同时伴随着镉浓度下降,并降至镉浓度的最低点;在含镉环境下,草鱼肝胰脏镉浓度增长速率随着MATE5表达量下降而增大,净化期间MATE3、MATE5、MATE6被高浓度镉诱导表达,进而出现肝胰脏中镉浓度下降现象;草鱼肾脏MATE3、MATE5、MATE6在含镉环境下随着镉浓度上升而被诱导表达,并在胁迫后期呈现镉浓度处于动态平衡状态,在净化期间MATE3、MATE5会因镉大量蓄积而被诱导高表达,并在高表达后出现镉浓度下降现象。综上所述,草鱼鳃丝、肝胰脏、肾脏、肌肉对重金属镉均有蓄积作用,其中肝胰脏、肾脏为镉的主要蓄积器官。MATE3、MATE5和MATE6基因在草鱼鳃、肝胰脏、肾脏中均参与镉外排作用,其中MATE5是肝胰脏、肾脏中镉外排的主要蛋白。对于MATE的转运机制需进一步的研究探讨。
【学位授予单位】：佛山科学技术学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X52;S917.4

【参考文献】