红树蚬精巢与精子结构特征及其对铬离子胁迫的响应

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红树蚬(Polymesoda erosa)是隶属蚬科的海洋双壳类生物,在我国热带、亚热带海滨地带均有发现,尤以红树林中分布最多,其作为大型底栖动物群落中的重要物种之一,具有较高的生态价值及养殖前景。由于过度采捕及日益严重的环境污染,红树蚬的生存和繁衍正受到严重威胁。本研究使用苏木精-伊红染色法(hematoxylin-eosin staining,H.E.)和组织切片技术,以及透射电子显微镜技术(Transmission Electron Microscope,TEM),对红树蚬精巢组织学结构及精子超微结构进行了观察。同时,采用急性毒理实验方法,探究了六价铬离子(Cr(Ⅵ))对红树蚬精巢组织的毒性效应。实验设置1个空白对照组和4个Cr(Ⅵ)实验组(4.34mg/L、8.69mg/L、17.38mg/L和34.76mg/L),分别在染毒后24h、48h和72h取精巢组织样本,检测了精子数目、丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量、过氧化氢酶(Catalase,CAT)和谷胱甘肽S-转移酶(Glutathione S-transferase,GST)的活性。使用荧光定量PCR技术,观察了组织中CAT、GST基因的m RNA转录水平的变化,并观察了染毒后72h,Cr(Ⅵ)对红树蚬精巢组织及精子结构的影响。结果显示:(1)雄性红树蚬精巢具有滤泡型的典型特点,精巢内各阶段细胞在滤泡腔内成层排列。精子头部呈三角形,具顶体结构,为倒“V”字形状,精子线粒体呈圆球形,鞭毛部微管呈典型“9+2”结构。急性Cr(Ⅵ)胁迫会造成精巢结构损伤,具有明显毒性作用。Cr(Ⅵ)暴露导致精巢组织质膜受损,滤泡间隙扩大,滤泡腔萎缩变形,精子数量减少,精子结构遭到破坏,顶体变形,出现空泡,线粒体内嵴溶解。(2)铬离子胁迫下精巢组织MDA含量在不同铬离子浓度下表现出不同的变化趋势。低浓度组(4.34mg/L)随着暴露在铬离子中时间的延长,组织中MDA先升高,后回落至正常水平,这说明在铬离子浓度不高时,红树蚬能够依靠自身的解毒系统清除Cr(Ⅵ)带来的压力。当暴露于更高浓度时,MDA含量显著升高(p<0.05)。另外,在暴露时间相同时,MDA含量表现出随铬离子浓度增加而升高的趋势,表明高浓度的Cr(Ⅵ)胁迫会对红树蚬精巢组织造成氧化损伤。Cr(Ⅵ)胁迫改变了精巢组织中CAT和GST酶活性,而两者对Cr(Ⅵ)胁迫的响应并不相同。CAT酶活性随胁迫时间延长酶活呈现上升趋势,在72h,各处理组CAT活性明显大于对照组(p<0.01)。而GST酶活在实验初期呈上升趋势,但在高浓度(34.76mg/L)长时间(72h)胁迫下酶活性明显下降(p<0.05)。荧光定量结果显示,Cr(Ⅵ)暴露对CAT、GST基因m RNA表达量的影响与酶活变化基本一致。本实验研究了红树蚬精巢组织学结构及精子超微结构,以及红树蚬在Cr(Ⅵ)胁迫下出现的毒性效应和组织损伤,探讨了Cr(Ⅵ)对红树蚬精巢组织的毒性机制及其对铬离子胁迫的响应,为红树蚬的资源保护提供了参考。
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