利用褐菖鲉多生物标志物检测海洋复合污染的可行性研究

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生物标志物检测技术具有效应快、灵敏度高和特异性强的优点,已广泛应用于细菌、寄生虫、病毒等方面的定性检测。但目前对于生物标志物的研究以室内为主,现场应用较少。许多在室内研究中与污染物有较好相关性的生物标志物在现场应用中却不甚理想。因此,将室内研究结果推广到现场检测研究具有十分重要的意义。  在复杂的海洋环境中,单一生物标志物只能从某一层面反应污染物的生物效应,建立一套多生物标志物的生物检测技术就显得尤为重要。综合生物标志物响应指数法(Integrated biomarker response,IBR)是一种基于多种生物标志物反应的综合评价生态环境健康状况的方法,具有可视化优点,能够很好地区分不同站位的污染水平,因此迅速被应用到室内实验和野外检测研究中。  本研究以褐菖鲉(Sebastiscus marmoratus)为研究对象,将其分别暴露于20μg·L-1、40μg·L-1、80μg·L-1、160μg·L-1、320μg·L-1的石油水溶性成分(water solublefraction,WSF)和0.8μg·L-1、4μg·L-1、8μg·L-1、40μg·L-1、80μg·L-1的Cd、Pb单独污染,以及40μg·L-1、80μg·L-1WSF和4μg·L-1、8μg·L-1、40μg·L-1Cd、Pb的复合污染下,用real-time PCR技术分析肝CYP1A、HSP60、HSP70、HSP90和MT五种基因对污染的响应。并在室内研究的基础上,选择泉州湾和安海湾进行现场应用研究,探讨CYP1A、HSP60、HSP70、HSP90和MT用于现场检测的可行性,并用IBR指数进行综合评价。  主要结果如下:  (1)单独污染下,褐菖鲉肝脏各生物标志物对不同浓度WSF、Cd、Pb污染的响应趋势大不相同。褐菖鲉肝CYP1A、HSP70、MT对石油WSF和Cd反应敏感,其中以CYP1A最为敏感,分别在80μg·L-1 WSF和8μg·L-1Cd时达到最大值;各生物标志物对Pb没有明显的响应作用。  (2)混合污染实验结果表明褐菖鲉肝CYP1A、HSP70和MT mRNA对Pb和WSF复合污染响应敏感。Pb在WSF诱导褐菖鲉肝各基因mRNA表达过程中表现出明显的增强作用,联合作用促进各基因的诱导;而褐菖鲉肝五种生物标志物对Cd和WSF复合污染响应都不够敏感,说明Cd在WSF诱导褐菖鲉肝各基因mRNA表达过程中起抑制作用,联合作用抑制各基因的诱导。  (3)建立了综合生物标志物响应指数法(Integrated biomarker response, IBR)快速检测海洋污染评价技术,并在泉州湾海区和安海湾海区现场应用中取得很好的效果。相关性分析结果表明,CYP1A mRNA在泉州湾与安海湾现场研究中与石油烃污染物浓度的相关性最好,MT mRNA是指示环境中重金属污染状况的敏感生物标志物。综合生物标志响应指数法评估结果表明泉州湾2号站位环境污染压力最大,与化学分析法所测污染物浓度结果并不完全吻合,这可能与该站点特殊地形有关;安海湾4号站位环境污染压力最大,与化学测定污染物浓度结果相符合,表明综合生物标志响应指数法可以很好的对现场海域的污染情况进行评估。
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