单环刺螠（Urechis unicinctus）对硫化物的氧化解毒及代谢适应
硫化物对好氧生物来说是一种高度有毒的物质，然而在海底热泉口、冷渗泉、近海岸泥性底质等硫化物环境中发现了很多种生物。单环刺 隶属于 虫动物门(Echiuroidea)、 纲(Echiurida)、无管 目(Xenopneusta)、刺 科(Urechidae)、刺 属(Urechis)，是一种海洋底栖生物。主要栖息于近海岸潮间带或潮下带泥性底质中，在穴居生活中会遭遇硫化物暴露。本文采用实验生态学、硫化物氧化产物分析、代谢酶活性测定以及细胞学等手段研究了单环刺 对硫化物的耐受能力和氧化脱毒及代谢适应，目的一方面在于揭示其在硫化物环境中的生理及代谢机制，另一方面为生物改良污染底质提供新的思路。
本文首先研究了不同浓度硫化物对单环刺蜢存活的影响。结果显示：在整个实验期间，未添加硫化物的对照组无一个体死亡，而其它各实验组虫体均有不同程度的死亡。50 μM硫化物组和150 μM硫化物组48h后出现虫体死亡，LT<,50>分别为112 h和86 h。300μM硫化物组和600 μM硫化物组24 h后出现虫体死亡，LT<,50>分别为68 h和60 h。结果表明：单环刺 能够适度耐受硫化物，对低浓度硫化物(≤50 μM)具有很强的耐受能力，对高浓度硫化物(150～600μM)的耐受能力减弱。
利用反相高效液相色谱技术对虫体体壁和呼吸肠中硫化物氧化产物含量进行了测定，结果显示：在暴露阶段，硫化物组虫体组织中均具有高浓度的亚硫酸盐和硫代硫酸盐，而在对照组虫体组织中检测不到亚硫酸盐，硫代硫酸盐的浓度很低且基本保持稳定。暴露2 h时，硫化物组虫体体壁和呼吸肠中亚硫酸盐和硫代硫酸盐浓度显著性增加。到暴露24 h时，50 μM硫化物组虫体呼吸肠中亚硫酸盐含量达到最大值959.85±29.42 μmol kg<'-1>wm，随后明显减少。体壁中亚硫酸盐含量的变化与呼吸肠相类似。150μM硫化物组虫体组织中亚硫酸盐含量变化与50 μM硫化物组相似，在暴露12 h时达到最大值，随后显著减少。恢复阶段，硫化物组虫体组织中硫化物氧化产物含量显著下降，到解除暴露后24 h和48 h，体壁和呼吸肠中已检测不到亚硫酸盐，硫代硫酸盐的含量也已下降至接近对照组。对体壁和呼吸肠中呼吸代谢酶活性测定结果显示：暴露2 h时，50μM硫化物组虫体体壁和呼吸肠中CCO活性显著升高，随着暴露时间的延长持续下降，到暴露48 h时已明显低于对照组。150μM硫化物组虫体体壁和呼吸肠中CCO活性的变化与50μM硫化物组相似，但随着暴露时间的延长CCO活性下降更明显，到暴露48 h时均已下降至接近于0。50μM硫化物组虫体体壁和呼吸肠中FRD活性变化不明显，而随着暴露时间的延长，150 μM硫化物组虫体体壁和呼吸肠中FRD活性持续上升。暴露24 h时已显著高于对照组，到暴露48 h已接近于对照组的2倍。解除硫化物暴露后24 h和48 h，硫化物组虫体体壁和呼吸肠中CCO和FRD活性基本恢复至接近对照组水平，无显著差异。以上结果表明：短期处于硫化物暴露中，单环刺蜢能够氧化渗入其体壁和呼吸肠中的硫化物，中间产物为亚硫酸盐，最终产物为无毒的硫代硫酸盐，同时避免了硫化物对组织中细胞色素氧化酶的毒性，能够维持有氧代谢。而随着暴露时间的延长，单环刺(虫益)(打不出来)处于缺氧状态，对硫化物的氧化作用减弱或完全停止，有氧代谢有所减弱。当高浓度硫化物长期暴露时，单环刺蜢体内发生代谢方式的转变，由有氧代谢转换为延胡索酸还原酶催化的无氧代谢。另外，解除硫化物暴露后，24 h内单环刺(虫益)(打不出来)能够排出体内残存的硫化物氧化产物，并完全恢复有氧代谢，具有较强的自我恢复能力。同时对单环刺(虫益)(打不出来)体腔液中硫化物氧化产物的含量进行了测定，结果显示：在硫化物暴露阶段，硫化物虫体体腔液中均具有高浓度的硫代硫酸盐，未检测到亚硫酸盐等其他硫化物氧化产物。恢复阶段24 h时，硫化物虫体体腔液中未检测到硫代硫酸盐。上述结果表明单环刺(虫益)(打不出来)体腔液中也存在硫化物的氧化和主要产物硫代硫酸盐的排出机制。另外对体腔液细胞的光镜及电镜观察发现在硫化物暴露时单环刺(虫益)(打不出来)体腔液细胞中的一些结构如正铁血红素、髓样小体、脂滴、内质网等均有变化，推测这些结构可能与体腔液中的硫化物氧化作用有关。
单环刺螠;硫化物;亚硫酸盐;硫代硫酸盐;细胞色素;氧化酶;延胡索酸还原酶;体腔液细胞
中国海洋大学
硕士
细胞生物学
张志峰
2006
中文
X174
58
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）