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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 31 卷 第 16 期摇 摇 2011 年 8 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
人工和天然湿地芦苇根际土壤细菌群落结构多样性的比较 汪仲琼,王为东,祝贵兵,等 (4489)………………
不同土壤水分下山杏光合作用光响应过程及其模拟 郎摇 莹,张光灿,张征坤,等 (4499)………………………
不同颜色遮阳网遮光对丘陵茶园夏秋茶和春茶产量及主要生化成分的影响
秦志敏,付晓青,肖润林,等 (4509)
……………………………………
……………………………………………………………………………
镉胁迫对烟草叶激素水平、光合特性、荧光特性的影响 吴摇 坤,吴中红,邰付菊,等 (4517)……………………
条浒苔和缘管浒苔对镉胁迫的生理响应比较 蒋和平,郑青松,朱摇 明,等 (4525)………………………………
盐胁迫对拟南芥和盐芥莲座叶芥子油苷含量的影响 庞秋颖,陈思学,于摇 涛,等 (4534)………………………
长期双季稻绿肥轮作对水稻产量及稻田土壤有机质的影响 高菊生,曹卫东,李冬初,等 (4542)………………
基于水量平衡下灌区农田系统中氮素迁移及平衡的分析 杜摇 军,杨培岭,李云开,等 (4549)…………………
苏北海滨湿地互花米草种子特征及实生苗生长 徐伟伟,王国祥,刘金娥,等 (4560)……………………………
基于 AnnAGNPS模型的三峡库区秭归县非点源污染输出评价 田耀武,黄志霖,肖文发 (4568)………………
镉污染对不同生境拟水狼蛛氧化酶和金属硫蛋白应激的影响 张征田,庞振凌,夏摇 敏,等 (4579)……………
印度洋南赤道流区水体叶绿素 a的分布及粒级结构 周亚东,王春生,王小谷,等 (4586)………………………
长江口滩涂围垦后水鸟群落结构的变化———以南汇东滩为例 张摇 斌,袁摇 晓,裴恩乐,等 (4599)……………
应用鱼类完整性指数(FAII)评价长江口沿岸碎波带健康状况 毛成责,钟俊生,蒋日进,等 (4609)…………
基于渔业调查的南极半岛北部水域南极磷虾种群年龄结构分析 朱国平,吴摇 强,冯春雷,等 (4620)…………
水稻模型 ORYZA2000 在湖南双季稻区的验证与适应性评价 莫志鸿,冯利平,邹海平,等 (4628)……………
旱地农田不同耕作系统的能量 /碳平衡 王小彬,王摇 燕,代摇 快,等 (4638)……………………………………
宁夏黄灌区稻田冬春休闲期硝态氮淋失量 王永生,杨世琦 (4653)………………………………………………
太湖沉积物有机碳与氮的来源 倪兆奎,李跃进,王圣瑞,等 (4661)………………………………………………
日偏食对乌鲁木齐空气可培养细菌群落的影响 马摇 晶,孙摇 建,张摇 涛,等 (4671)……………………………
灰飞虱与褐飞虱种内和种间密度效应比较 吕摇 进,曹婷婷,王丽萍,等 (4680)…………………………………
圈养马来熊行为节律和时间分配的季节变化 兰存子,刘振生,王爱善,等 (4689)………………………………
塔里木荒漠河岸林干扰状况与林隙特征 韩摇 路,王海珍,陈加利,等 (4699)……………………………………
珍稀植物伯乐树一年生更新幼苗的死亡原因和保育策略 乔摇 琦,秦新生,邢福武,等 (4709)…………………
垃圾堆肥复合菌剂对干旱胁迫下草坪植物生理生态特性的影响 多立安,王晶晶,赵树兰 (4717)……………
CLM3. 0鄄DGVM中植物叶面积指数与气候因子的时空关系 邵摇 璞,曾晓东 (4725)……………………………
基于生态效率的辽宁省循环经济分析 韩瑞玲,佟连军,宋亚楠 (4732)…………………………………………
专论与综述
土壤食物网中的真菌∕细菌比率及测定方法 曹志平,李德鹏,韩雪梅 (4741)…………………………………
生态社区评价指标体系研究进展 周传斌,戴摇 欣,王如松,等 (4749)……………………………………………
问题讨论
不同胁迫条件下化感与非化感水稻 PAL多基因家族的差异表达 方长旬,王清水,余摇 彦,等 (4760)………
研究简报
钦州湾大型底栖动物生态学研究 王摇 迪,陈丕茂,马摇 媛 (4768)………………………………………………
人工恢复黄河三角洲湿地土壤碳氮含量变化特征 董凯凯,王摇 惠,杨丽原,等 (4778)………………………
基于地统计学丰林自然保护区森林生物量估测及空间格局分析 刘晓梅,布仁仓,邓华卫,等 (4783)…………
晋西黄土区辽东栎、山杨树干液流比较研究 隋旭红,张建军,文万荣 (4791)……………………………………
小兴安岭典型苔草和灌木沼泽 N2O排放及影响因子 石兰英,牟长城,田新民,等 (4799)……………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*316*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*35*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄08
封面图说: 在长白山麓低海拔地区的晚秋季节,成片的白桦林用无数根白色的树干、树枝烘托着林冠上跳动的金黄色叶片,共
生的柞木树冠用更浓重的颜色显示了它的存在,整个山梁层林尽染,秋意浓浓。
彩图提供: 陈建伟教授摇 国家林业局摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 31 卷第 16 期
2011 年 8 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 31,No. 16
Aug. ,2011
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:南阳师范学院青年项目资助;河南省重点学科资助项目
收稿日期:2010鄄09鄄10; 摇 摇 修订日期:2010鄄11鄄02
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: pengyu@ hubu. edu. cn
张征田,庞振凌,夏敏,梁子安,杜瑞卿,彭宇.镉污染对不同生境拟水狼蛛氧化酶和金属硫蛋白应激的影响.生态学报,2011,31(16):4579鄄4585.
Zhang Z T,Pang Z L,Xia M,Liang Z A,Du R Q,Peng Y. Effects of Cadmium pollution on oxidative stress and metallothionein content in Pirata subpiraticus
(Araneae: Lycosidae) in different habitats. Acta Ecologica Sinica,2011,31(16):4579鄄4585.
镉污染对不同生境拟水狼蛛氧化酶和
金属硫蛋白应激的影响
张征田1,庞振凌1,夏摇 敏1,梁子安1,杜瑞卿1,彭摇 宇2,*
(1. 南阳师范学院生命科学与技术学院,河南南阳摇 473061; 2. 湖北大学生命科学学院,武汉摇 430062)
摘要:为探讨镉(Cd)对机体抗氧化功能及金属硫蛋白(MT)的影响,在室内分别用不添加 Cd2+和添加浓度为 20 mg / kg Cd2+培养
基培养的黑腹果蝇来饲喂 4 种不同生境下(S1,S2,S3 和 S4)拟水狼蛛,于饲喂 5d、10d和 20d后,分别测定其体内 MT和丙二醛
(MDA)的含量及超抗氧化酶(GST、SOD和 CAT)活性。 结果表明:(1)不同生境拟水狼蛛用不添加 Cd2+培养基培养的黑腹果蝇
饲喂后,不添加 Cd2+对照组拟水狼蛛镉的积累量和 MT含量无显著变化,但均显著低于添加 Cd2+污染组。 添加 Cd2+污染组拟水
狼蛛镉的积累量和 MT含量都显著高于对照组,且均随着饲喂时间的延长而显著升高,具有明显的时间鄄效应关系(P<0. 05)。
(2)在饲喂 5d和 10d 后,不添加 Cd 饲喂的拟水狼蛛 MDA 含量和抗氧化酶系差异都不显著。 添加 Cd2+污染组(S1,S2 和 S3)
MDA含量显著高于对照组(S4),MDA含量与饲喂时间呈显著正相关(P<0. 05);GST、SOD和 CAT等抗氧化酶活性污染组显著
低于对照组,与饲喂时间呈显著负相关(P<0. 05);饲喂 20d后,污染组 MDA含量和抗氧化酶(SOD和 CAT)活性均与对照组无
显著差异,但 GST活性差异显著。
关键词:拟水狼蛛;镉;金属硫蛋白(MT);抗氧化酶
Effects of Cadmium pollution on oxidative stress and metallothionein content in
Pirata subpiraticus (Araneae: Lycosidae) in different habitats
ZHANG Zhengtian1,PANG Zhenling1,XIA Min1,LIANG Zian1,DU Ruiqing1,PENG Yu2,*
1 Department of Life Sciences,Nanyang Normal University,Nanyang 473061,China
2 Faculty of Life Sciences,Hubei University,Wuhan 430062,China
Abstract: Heavy metals such as Cadmium (Cd) are one of the most fundamental causes of soil and water pollution in
industrialized and developing countries. Cadmium (Cd) is a heavy metal that accumulates in the environment and causes
pollution as well as intoxication of both vertebrates and invertebrates, although the mechanisms responsible for the toxicity of
Cd are not well understood. Organisms inhabiting chronically polluted environments require additional expenditure of energy
for supplementary detoxification. Superoxide dismutase, catalase and glutathione S鄄transferase (GST), play key roles in
protecting organisms from endogenous reactive oxygen species, whose activities are enhanced by environmental
contaminants. The wolf spider Pirata subpiraticus ( Araneae, Lycosidae) is a common, surface鄄active wolf spider that
inhabits very wet places and can be used as a very important bio鄄indicator for heavy metals pollution. Here, we used the
wolf spider P. subpiraticus as an organism to evaluate the oxidative stress and metallothionein (MT) content. The wolf
spider P. subpiraticus inhabiting at four meadow sites along a gradient of heavy metal pollution (the polluted sites: S1, S2
and S3; the control site: S4) were collected and fed with the fruit flies Drosophila melanogaster under free and 20 mg / kg
Cd2+ medium, respectively. The contents of MT and malondialdehyde ( MDA), and the activities of antioxidases of
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P. subpiraticus were determined. There were no significant differences in Cd accumulation and MT content in P.
subpiraticus fed with Cd鄄free fruit flies. In contrast, Cd accumulation and MT content were significantly less compared with
that fed with 20 mg / kg Cd fruit flies. Feeding the fruit flies Drosophila melanogaster with 20 mg / kg Cd2+ medium
significantly increased Cd accumulation and MT contents of P. subpiraticus from polluted sites, which exhibited the typical
time鄄dependent pattern compared with the control (P<0. 05). There were no significant differences in MDA and antioxidant
enzymes of P. subpiraticus fed with Cd鄄free. However, MDA of P. subpiraticus from the polluted sites successively increased
and positively correlated with time compared with the control. On the contrary, the activities of GST, SOD, and CAT of P.
subpiraticus from the polluted sites successively decreased and negatively correlated with time compared with the control. After
20 days, there were no significant differences in MDA, SOD, and CAT in P. subpiraticus from all sites, except GST.
This research indicates that MT production may be an important mechanism enabling P. subpiraticus populations to
persist in ecosystems polluted with heavy metals above a certain level and antioxidant enzymes play key roles in protecting
organisms from heavy metals polluted.
Key Words: Pirata subpiraticus; cadmium; metallothionein(MT); antioxidant enzyme
镉污染已经成为一个全球性的环境问题,人类生产活动是镉污染的主要来源,特别是矿产的开采、冶炼厂
三废的排放、含重金属农业化学物质的施用加重了环境中镉的污染[1]。 镉(Cd)是一种机体非必需元素,具有
蓄积性,现已被美国农业委员会列为当前最重要的一种农业环境污染物。 环境中的镉不能被土壤微生物分
解,易在土壤中积累,并通过食物链富集到动物以及人体中,其自然排泄十分缓慢,从而影响机体健康[2]。
Cd2+可以诱导富含巯基(—SH)的金属硫蛋白( Metallothionein,MT)的产生,也易与 SOD、GSH鄄 Px 抗氧化酶的
巯基相结合,产生氧化损伤作用[3]。 MT 与 Cd 等有毒重金属离子结合以及机体内抗氧化酶系统相互协调作
用能减少其对组织的损害,具有解毒、调节机体抗氧化功能的作用,是影响 Cd毒性作用的重要因素之一[4]。
拟水狼蛛 Pirata subpiraticus是广布于河流、稻田和潮湿环境的一种游猎性优势蜘蛛[5],是草地中常见肉
食性节肢动物,活动范围有限,其食物主要为各种小型节肢动物,生活习性比较特殊,处在食物链的顶端,同样
会通过呼吸、摄食、体表接触等遭受生态环境中镉离子的入侵。 有关有关重金属污染对蜘蛛相近类群昆虫影
响的文献逐渐较多,涉及 Cd,Zn,Cu,Pb,Hg,Ni 和 As等重金属对弹尾目、双翅目、鳞翅目、鞘翅目、膜翅目和半
翅目昆虫等抗氧化酶的影响[6鄄10],但对害虫天敌蜘蛛的体内 MT 含量和抗氧化酶系报道较少[11鄄12],本研究主
要在对南阳市煤矿、石油和铜矿等污染地研究的基础上,以拟水狼蛛为实验材料,通过检测 Cd 饲喂后蜘蛛体
内 MT含量、抗氧化酶(GST、SOD和 CAT)活性及丙二醛(MDA)含量的变化,为系统探讨 Cd 对害虫天敌的毒
性作用机制、环境中 Cd沿食物链传递规律及 MT在抗氧化损伤中的作用提供理论依据。
1摇 材料与方法
1. 1摇 样品采集与处理
2010 年 6 月利用 GPS定位在 4 个不同生境(桐柏铜矿 TBTK,32毅32忆49义N,S1;南阳油田 NYYT,33毅0忆58义
N,112毅27忆10义E,S2;南阳军工厂 NYJG,33毅1忆24义N,112毅29忆52义E,S3;宝天曼 BTM,33毅2忆17义N,111毅56忆22义E,S4)
采用平行线跳跃法手工采集 200 头雌性拟水狼蛛成蛛分别标记后带回实验室,饲养在底部垫有湿海绵的玻璃
指管(12 cm伊4 cm)中,分别用-Cd2+和+Cd2+培养基培养的黑腹果蝇进行饲喂,添加 Cd2+培养基终浓度为 20
mg / kg, Cd2+来源于 CdCl2 鄄2. 5H2O,每天喂 1 次,所有蜘蛛均放置于 RXZ智能人工气候箱内,饲养条件为 T 28
益、 RH 37% 、L 颐D = 12 h 颐12 h。 以桐柏铜矿、南阳油田和南阳军工厂样本为污染组,南阳宝天曼国家自然保
护区为对照组。
1. 2摇 Cd2+含量及金属硫蛋白含量测定
参照 Templeton和 Cherian等[13]镉血红蛋白饱和法和原子吸收法并略加改进。 对照组和污染组于饲喂后
第 5 天、10 天和 20 天分别随机取样 30 头,处死后,用 1% HNO3溶解去掉表皮毛上的重金属,电子天平称重,
0854 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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精确到 0. 1 mg。 每克湿组织加 4 mL Tris鄄HCl 缓冲液(pH 8. 60,0. 01 mol / L),冰浴匀浆。 匀浆后于 12 000 g,
4益离心 15 min。 取上清液 0. 5 mL,加入 0. 5 mL 20 mg / L的 CdCl2溶液,混合后室温放置 5 min,加入 0. 2 mL
新配制的 2%牛血红蛋白充分混匀,冰浴 5 min后于沸水浴加热 2 min,冷却后于 10 000 g,4 益离心 10 min。
重复加血红蛋白以后的步骤 2 次。 上清液消化后,通过火焰原子吸收法测定镉含量,再按照每分子 MT结合 6
个镉原子换算成 MT的含量:
MT含量(nmol / g) = 1000伊Cd含量(滋g / g) / 112. 4 / 6
Cd的含量(滋g / g) =上清液中 Cd浓度(滋g / mL) 伊5 (mL) 衣组织质量(g)
1. 3摇 GST、SOD和 CAT活性测定
蛋白质的测定采用考马斯亮蓝法;SOD活性的测定采用黄嘌呤氧化法;GST 活性的测定采用 DTNB 显色
法;CAT活性的测定采用醋酸重铬酸钾氧化显色法;MDA含量的测定采用硫代巴比妥酸法。 各种测定的所有
步骤按照试剂盒(购自南京建成生物工程研究所)操作说明进行。
1. 4摇 数据处理与分析
所有数据 lg(x+1)转换后采用 SPSS10. 0 软件进行 One鄄way ANOVA中的 Duncan 氏多重比较和线性回归
来进行分析。
2摇 结果与分析
2. 1摇 拟水狼蛛体内重金属镉的含量
由表 1 可知,用不添加 Cd饲喂的拟水狼蛛体内 Cd积累量随饲喂时间延长无显著差异,但均显著低于添
加 Cd饲喂的拟水狼蛛。 添加 Cd饲喂后,食物中过量 Cd2+能够通过猎物进行传递并在拟水狼蛛体内积累,积
累量随饲喂时间增加而增加。 饲喂前不同生境 S1,S2 和 S3 样点拟水狼蛛体内镉的含量均显著高于 S4 样点
(P<0. 05),经 Cd饲 5d、10d和 20d后,对于同一样点,拟水狼蛛体内镉的含量均显著高于饲喂前( P<0. 05)。
对于不同样点在同一饲喂时间下,S1,S2 和 S3 样点均显著高于 S4 样点(P<0. 05)。 简单相关分析表明,不同
生境拟水狼蛛体内镉的累积含量与饲喂时间呈显著正相关(相关系数 r1 =0. 876,P<0. 05;r2 =0. 954,P<0. 01;
r3 =0. 862,P<0. 05;r4 =0. 886,P<0. 05),表明拟水狼蛛体内镉的含量与 Cd饲喂有显著的时间鄄效应关系。
表 1摇 不同生境拟水狼蛛体内镉的含量
Table 1摇 Cd concentrations in Pirata subpiraticus from different habitats (滋g / g)
样点
Site
-Cd2+
20d 10d 5d
+Cd2+
0 d 5d 10d 20d
S1 30. 75依1. 51Aa 30. 90依1. 48Aa 30. 67依1. 40Aa 30. 83依1. 62Aa 34. 23依1. 82Ab 41. 40依1. 96Ac 50. 46依2. 38Ad
S2 23. 58依1. 34 Ba 23. 80依1. 24 Ba 23. 46依1. 23 Ba 23. 75依1. 38 Ba 28. 21依1. 21 Bb 34. 55依1. 45 Bc 42. 36依1. 75 Bd
S3 21. 72依1. 12 Ba 21. 24依1. 02 Ba 21. 30依1. 06 Ba 21. 42依1. 10 Ba 26. 84依1. 03 Bb 32. 46依1. 21 Bc 40. 28依1. 14 Bd
S4 3. 12依0. 69 Ca 3. 10依0. 64 Ca 3. 08依0. 65 Ca 3. 16依0. 78 Ca 7. 68依1. 08 Cb 14. 52依0. 95 Cc 21. 35依0. 91 Cd
摇 摇 同一列平均数后不同的大写字母表示不同样点在相同 Cd2+饲喂时间下差异显著;同一行平均数后不同的小写字母表示同一样点在不同
Cd2+饲喂时间下差异显著(Duncan氏多重比较,P<0. 05)
2. 2摇 拟水狼蛛 MT含量的变化
由表 2 可知,用不添加 Cd饲喂的拟水狼蛛体内 MT表达量随饲喂时间延长无显著差异,但均显著低于添
加 Cd饲喂的拟水狼蛛。 添加 Cd饲喂后,不同 Cd饲喂时间能诱导拟水狼蛛体内MT不同的表达,表达量随饲
喂时间延长而升高。 饲喂前不同生境 S1,S2 和 S3 样点拟水狼蛛体内 MT 的含量均显著高于 S4 样点(P<
0郾 05),表明在不同生境下拟水狼蛛积累的 Cd已经诱导拟水狼蛛体内 MT的表达。 经 Cd饲喂 5d、10d 和 20d
后,对于同一样点,拟水狼蛛体内 MT 的含量均显著高于饲喂前(P<0. 05)。 对于不同样点在同一饲喂时间
下,S1,S2 和 S3 样点均显著高于 S4 样点(P<0. 05)。 简单相关分析表明,不同生境拟水狼蛛体内 MT 的含量
与 Cd饲喂时间呈显著正相关关系(相关系数 r1 =0. 924,P<0. 01;r2 = 0. 985,P<0. 01;r3 = 0. 852,P<0. 05;r4 =
0. 864,P<0. 05),表明拟水狼蛛体内 MT的含量与 Cd饲喂有显著的时间鄄效应关系。
1854摇 16 期 摇 摇 摇 张征田摇 等:镉污染对不同生境拟水狼蛛氧化酶和金属硫蛋白应激的影响 摇
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表 2摇 不同生境拟水狼蛛体内MT的含量 / (nmol / g)
Table 2摇 MT concentrations in Pirata subpiraticus from different habitats
样点
Site
-Cd2+
20d 10d 5d
+Cd2+
0 d 5d 10d 20d
S1 3. 44依0. 18Aa 3. 62依0. 24Aa 3. 42依0. 22Aa 3. 53依0. 24Aa 6. 88依0. 75Ab 9. 85依0. 70Ac 13. 45依0. 92Ad
S2 2. 66依0. 24 Ba 2. 91依0. 27 Ba 2. 74依0. 30 Ba 2. 86依0. 32Ba 5. 75依0. 75 Bb 7. 34依0. 54 Bc 10. 43依0. 82 Bd
S3 2. 84依0. 21 Ba 2. 53依0. 18 Ba 2. 65依0. 19Ba 2. 78依0. 22 Ba 5. 78依0. 54 Bb 7. 50依0. 46 Bc 10. 30依0. 76 Bd
S4 1. 30依0. 16 Ca 1. 48依0. 22Ca 1. 36依0. 23 Ca 1. 48依0. 26Ca 3. 50依0. 52 Cb 5. 20依0. 58 Cc 8. 23依0. 65 Cd
2. 3摇 Cd饲喂对拟水狼蛛抗氧化酶系活性的影响
2. 3. 1摇 Cd对拟水狼蛛 GST活性的影响
由表 3 可知,用不添加 Cd饲喂的拟水狼蛛体内 GST 活性随饲喂时间延长无显著差异,但均显著高于添
加 Cd饲喂的拟水狼蛛。 添加 Cd饲喂后,不同 Cd饲喂时间能显著抑制 GST活性,GST活性随 Cd饲喂时间延
长而降低。 饲喂前不同生境 S1,S2 和 S3 样点拟水狼蛛体内 GST活性均显著低于 S4 样点(P<0. 05),表明在
不同生境下拟水狼蛛积累的 Cd已经抑制拟水狼蛛体内 GST活性。 经 Cd饲喂 5d、10d和 20d后,对于同一样
点,拟水狼蛛体内 GST活性量均显著低于饲喂前(P<0. 05)。 对于不同样点在同一饲喂时间下,S1,S2 和 S3
样点均显著低于 S4 样点(P<0. 05)。 简单相关分析表明,不同生境拟水狼蛛体内 GST 活性与饲喂时间呈显
著负相关(相关系数 r1 = -0. 984,P<0. 01;r2 = -0. 876,P<0. 05;r3 = -0. 852,P<0. 05;r4 = -0. 932,P<0. 01),表
明拟水狼蛛体内 GST活性与 Cd饲喂有显著的时间鄄效应关系。
表 3摇 Cd饲喂对拟水狼蛛 GST活性的影响 / (滋mol·min-1·mg-1蛋白质)
Table 3摇 The activity of GST in Pirata subpiraticus under Cd feeding
样点
Site
-Cd2+
20d 10d 5d
+Cd2+
0 d 5d 10d 20d
S1 5. 74依0. 21Aa 5. 70依0. 20Aa 5. 68依0. 20Aa 5. 45依0. 18Aa 4. 34依0. 62Ab 2. 58依0. 42Ac 1. 64依0. 21Ad
S2 6. 34依0. 20Ba 6. 30依0. 20Ba 6. 22依0. 18Ba 6. 10依0. 15Ba 5. 31依0. 32Bb 3. 10依0. 36Bc 2. 12依0. 16Bd
S3 6. 80依0. 26Ba 6. 76依0. 24Ba 6. 65依0. 22Ba 6. 32依0. 24Ba 5. 54依0. 46Bb 3. 32依0. 45Bc 2. 42依0. 18Bd
S4 9. 85依0. 24Ca 9. 55依0. 24Ca 9. 42依0. 25Ca 9. 32依0. 24Ca 7. 45依0. 50Cb 5. 38依0. 50Cc 3. 23依0. 54Cd
2. 3. 2摇 Cd对拟水狼蛛 SOD活性的影响
由表 4 可知,用不添加 Cd饲喂的拟水狼蛛体内 SOD 活性随饲喂时间延长无显著差异,但均显著高于添
加 Cd饲喂的拟水狼蛛。 添加 Cd饲喂后,不同 Cd饲喂时间能显著抑制 SOD活性,SOD活性随饲喂时间延长
而降低。 饲喂前不同生境 S1,S2 和 S3 样点拟水狼蛛体内 SOD活性均显著低于 S4 样点(P<0. 05),表明在不
同生境下拟水狼蛛积累的 Cd已经抑制拟水狼蛛体内 SOD 活性。 经 Cd 饲喂 5d、10d 和 20d 后,对于同一样
点,拟水狼蛛体内 SOD活性均显著低于饲喂前(P<0. 05),但经 Cd 饲喂 10d 和 20d 后,SOD 活性下降趋势不
明显,表明 SOD活性受抑制有一定的饲喂时间阈值。 对于不同样点在同一饲喂时间下,S1,S2 和 S3 样点均显
著低于 S4 样点(P<0. 05)。 简单相关分析表明,在饲喂 0—10d内,不同生境拟水狼蛛体内 SOD活性与饲喂
表 4摇 Cd饲喂对拟水狼蛛 SOD活性的影响 / (U / mg蛋白质)
Table 4摇 The activity of SOD in Pirata subpiraticus under Cd feeding
样点
Site
-Cd2+
20d 10d 5d
+Cd2+
0 d 5d 10d 20d
S1 45. 10依5. 70Aa 44. 10依5. 62Aa 44. 68依5. 20Aa 44. 45依5. 54Aa 38. 63依4. 52Ab 33. 40依3. 25Ac 32. 23依3. 21Ac
S2 50. 80依6. 86Ba 50. 35依6. 52Ba 50. 35依6. 35Ba 50. 24依6. 70Ba 42. 15依4. 34Bb 35. 46依3. 40Bc 33. 45依3. 62Ac
S3 53. 10依6. 90Ba 52. 58依6. 78Ba 52. 28依6. 45Ba 52. 54依6. 63Ba 45. 64依5. 04Bb 36. 78依3. 64Bc 34. 42依3. 34Ac
S4 61. 85依7. 54Ca 61. 46依7. 32Ca 60. 92依7. 05Ca 60. 86依7. 10Ca 50. 28依5. 20Cb 38. 56依4. 26Cc 35. 45依4. 12Ad
2854 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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时间呈显著负相关关系(相关系数 r1 = -0. 784,P<0. 05;r2 = -0. 876,P<0. 05;r3 = -0. 852,P<0. 05;r4 = -768,
P<0. 05),表明拟水狼蛛体内 SOD活性与 Cd饲喂有显著的时间鄄效应关系。
2. 3. 3摇 Cd对拟水狼蛛 CAT活性的影响
由表 5 可知,用不添加 Cd饲喂的拟水狼蛛体内 CAT 活性随饲喂时间延长无显著差异,但均显著高于添
加 Cd饲喂的拟水狼蛛。 添加 Cd饲喂后,不同 Cd饲喂时间能显著抑制 CAT活性,CAT活性随饲喂时间延长
而降低。 饲喂前不同生境 S1,S2 和 S3 样点拟水狼蛛体内 CAT活性均显著低于 S4 样点(P<0. 05),表明在不
同生境下拟水狼蛛积累的 Cd已经抑制拟水狼蛛体内 CAT 活性。 经 Cd 饲喂 5d、10d 和 20d 后,对于同一样
点,拟水狼蛛体内 CAT活性均显著低于饲喂前(P<0. 05)。 对于不同样点在同一饲喂时间下,S1,S2 和 S3 样
点均显著低于 S4 样点(P<0. 05)。 简单相关分析表明,不同生境拟水狼蛛体内 CAT 活性与饲喂时间呈显著
负相关(相关系数 r1 = -0. 968,P<0. 01;r2 = -0. 924,P<0. 01;r3 = -0. 980,P<0. 01;r4 = -0. 896,P<0. 05),表明
拟水狼蛛体内 CAT活性与 Cd饲喂有显著的时间鄄效应关系。
表 5摇 Cd饲喂对拟水狼蛛 CAT活性的影响 / (mmol·min-1·mg-1蛋白质)
Table 5摇 The activity of CAT in Pirata subpiraticus under Cd feeding
样点
Site
-Cd2+
20d 10d 5d
+Cd2+
0 d 5d 10d 20d
S1 43. 06依3. 84Aa 42. 94依3. 64Aa 42. 80依3. 48Aa 42. 35依3. 25Aa 36. 38依3. 32Ab 31. 45依3. 10Ac 30. 52依2. 54Ac
S2 47. 12依4. 80Ba 47. 06依4. 64Ba 46. 92依4. 54Ba 46. 62依4. 72Ba 40. 56依3. 35Bb 35. 63依3. 20Bc 31. 65依3. 44Ad
S3 49. 14依6. 82Ba 49. 10依4. 88Ba 48. 46依4. 66Ba 48. 28依4. 56Ba 41. 28依4. 12Bb 35. 33依3. 42Bc 32. 42依3. 28Ad
S4 55. 08依8. 48Ca 54. 85依5. 32Ca 54. 48依5. 44Ca 54. 25依5. 24Ca 46. 15依4. 22Cb 37. 42依4. 12Cc 33. 45依3. 85Ad
表 6摇 Cd饲喂对拟水狼蛛MDA含量的变化 / (nmol / mg蛋白质)
Table 6摇 The content of MDA in Pirata subpiraticus under Cd feeding
样点
Site
-Cd2+
20d 10d 5d
+Cd2+
0 d 5d 10d 20d
S1 3. 70依0. 18Aa 3. 64依0. 16Aa 3. 56依0. 18Aa 3. 48依0. 15Aa 4. 22依0. 14Ab 5. 06依0. 16Ac 5. 26依0. 10Ac
S2 2. 91依0. 18Ba 2. 84依0. 16Ba 2. 80依0. 17Ba 2. 65依0. 14Ba 3. 42依0. 18Bb 4. 63依0. 15Bc 5. 20依0. 14Ac
S3 2. 72依0. 12Ba 2. 68依0. 14Ba 2. 65依0. 12Ba 2. 46依0. 10Ba 3. 23依0. 12Bb 4. 35依0. 14Bc 5. 20依0. 13Ac
S4 1. 18依0. 08Ca 1. 16依0. 05Ca 1. 16依0. 06Ca 1. 12依0. 06Ca 2. 24依0. 08Cb 3. 85依0. 10Cc 5. 05依0. 12Ac
2. 4摇 拟水狼蛛 MDA含量的变化
从表 6 可见,用不添加 Cd饲喂的拟水狼蛛体内 MDA含量随饲喂时间延长无显著差异,但均显著低于添
加 Cd饲喂的拟水狼蛛。 添加 Cd饲喂后,拟水狼蛛 MDA含量随饲喂时间延长而增加。 饲喂前不同生境 S1,
S2 和 S3 样点拟水狼蛛体内 MDA均显著高于 S4 样点(P<0. 05),说明饲喂前,不同生境的拟水狼蛛已受到环
境中 Cd积累的过氧化损伤。 饲喂 5d 和 10d 后,对于同一样点,拟水狼蛛体内 MDA 含量均显著高于饲喂前
(P<0. 05)。 对于不同样点在同一饲喂时间下,S1,S2 和 S3 样点均显著高于 S4 样点(P<0. 05)。 饲喂 20d 后
MDA含量升高趋势不明显,与饲喂 10d比较,差异不显著(P>0. 05)。 简单相关分析表明,在饲喂 0—10d 内,
不同生境拟水狼蛛体内 MDA 含量与饲喂时间呈显著正相关(相关系数 r1 = 0. 824,P<0. 05;r2 = 0. 788,P<
0郾 05;r3 =0. 802,P<0. 05;r4 = 0. 886,P<0. 05),表明拟水狼蛛体内 MDA 含量与 Cd 饲喂有显著的时间鄄效应
关系。
3摇 讨论
已有许多研究表明,环境中的镉能够通过食物链进行传递并在动物体内累积,因此很多无脊椎动物作为
环境指示生物[14]。 本研究采用不同生境拟水狼蛛作为试验对象,通过饲喂镉培养的黑腹果蝇来模拟拟水狼
蛛体内镉的累积情况、传递规律及生理生化防御机制。 结果表明,不同生境拟水狼蛛体内镉的累积不同,污染
点显著高于对照组,分别用不添加 Cd和添加 Cd饲喂后,随着时间延长,不添加 Cd 饲喂组差异不显著,但均
3854摇 16 期 摇 摇 摇 张征田摇 等:镉污染对不同生境拟水狼蛛氧化酶和金属硫蛋白应激的影响 摇
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显著低于添加 Cd饲喂组,进一步印证了环境中过量的 Cd2+能够通过食物链进行传递并在拟水狼蛛体内积
累,积累量随 Cd饲喂时间延长而增加,存在显著的时间鄄效应关系。 这与刘雪梅等[15]报道的土壤鄄作物鄄昆虫
系统中镉在中华稻蝗体内的累积情况基本一致,也与其他高等动物对重金属的积累情况极为相似[16鄄17]。
镉的摄入可以引起机体发生一系列毒理学变化,产生不可逆的生物损伤[18],已有许多研究表明,许多重
金属元素如锌、铜、镍和镉等均能诱导 MT的生物合成[19]。 动物体内的镉绝大部分是以 Cd-MT 状态存在的,
只要机体细胞功能正常,就可以不断地被刺激表达出 MT,并与 Cd等重金属发生结合,缓解重金属的毒性[20]。
在镉的暴露下,生物体并不是产生单一的防御机制,而是多种防御机制的有机组合[12]。 Cd可以通过与 MT以
及抗氧化酶 GST、SOD和 GST等富含的-SH结合,从而减轻或消除重金属的氧化损伤作用[21]。 本研究结果表
明,在 20 mg / kg Cd浓度培养的黑腹果蝇饲喂下,拟水狼蛛体内镉的含量、MT 含量均随着饲喂时间的延长而
升高,均显著高于不添加 Cd饲喂组,二者在同一时间点上的变化趋势基本一致。 相关分析表明,Cd在拟水狼
蛛体内的含量与 MT的含量呈明显正相关,拟水狼蛛与相近类群昆虫不同[22],昆虫防御机制主要是避免或者
减少摄入,增强分泌能力[23],蜘蛛主要是利用 MT和微溶酶体在体内储存重金属颗粒。 由此可见,MT在一定
程度上决定了 Cd在机体中的积累,是 Cd在机体中大量蓄积的重要原因。 MDA是过氧化代谢产物,其含量的
变化常常可反映机体体内脂质过氧化的程度,间接反映出细胞损伤的程度[24]。 Cd 的毒性与细胞脂质过氧化
反应密切相关,抗氧化酶 GST、SOD和 GST等活性的降低,直接导致机体内脂质过氧化物生成[25]。 本实验研
究表明,在未饲喂前,由于生境不同,污染组 MDA含量显著高于对照组,拟水狼蛛抗氧化酶 GST、SOD和 CAT
等活性污染组显著低于对照组,说明长时间受环境中重金属胁迫,机体可能由于基因的变异,可能已经形成一
套较为成熟的防御机制,进一步说明在自然选择中,基因可塑性决定了表型可塑性,从而允许有机体适应各种
宽广的环境因子[26]。 在 20 mg / kg Cd浓度培养的黑腹果蝇饲喂 0—10d,污染组 MDA 含量显著高于对照组,
抗氧化酶 GST、SOD和 CAT等活性污染组显著低于对照组,说明在一定浓度、一定时间的饲喂下,Cd 能抑制
抗氧化酶的活性,直接导致机体内脂质过氧化物生成,损伤机制可能与镉诱发组织细胞自由基的产生有关。
但在饲喂 20d后,MDA含量升高趋势和抗氧化酶 SOD和 CAT 活性下降趋势不明显,污染组和对照组差异不
显著,GST活性对照组显著高于污染组,说明对照组抗氧化酶 GST 对镉较为敏感,污染组机体可能产生污染
物胁迫的适应性耐受机制,可能是一方面由于动物在长期的受生境中重金属污染,个体表现出一定的地理适
应性,对各种逆境的防御机制也不尽相同[27]。 另一方面动物在长期的受重金属污染过程中,自身基因发生了
一定的变异,从而是自己更能适应自然的选择。 因此引起动物对重金属污染适应性的深层次原因将是下一步
研究的重点。
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5854摇 16 期 摇 摇 摇 张征田摇 等:镉污染对不同生境拟水狼蛛氧化酶和金属硫蛋白应激的影响 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 16 August,2011(Semimonthly)
CONTENTS
A comparative study on the diversity of rhizospheric bacteria community structure in constructed wetland and natural wetland
with reed domination WANG Zhongqiong, WANG Weidong, ZHU Guibing, et al (4489)………………………………………
Light response of photosynthesisand its simulation in leaves of Prunus sibirica L. under different soil water conditions
LANG Ying, ZHANG Guangcan,ZHANG Zhengkun,et al (4499)
………………
…………………………………………………………………
Effects of colour shading on the yield and main biochemical components of summer鄄autumn tea and spring tea in a hilly tea field
QIN Zhimin, FU Xiaoqing, XIAO Runlin, et al (4509)
……
……………………………………………………………………………
Effects of cadmium on the contents of phytohormones, photosynthetic performance and fluorescent characteristics in tobacco leaves
WU Kun, WU Zhonghong, TAI Fuju, et al (4517)
…
…………………………………………………………………………………
Comparative physiological responses of cadmium stress on Enteromorpha clathrata and Enteromorpha linza
JIANG Heping, ZHENG Qingsong, ZHU Ming, et al (4525)
……………………………
………………………………………………………………………
Effects of salt stress onglucosinolate contents in Arabidopsis thaliana and Thellungiella halophila rosette leaves
PANG Qiuying, CHEN Sixue, YU Tao, et al (4534)
………………………
………………………………………………………………………………
Effects of long鄄term double鄄rice and green manure rotation on rice yield and soil organic matter in paddy field
GAO Jusheng, CAO Weidong, LI Dongchu, et al (4542)
………………………
…………………………………………………………………………
Nitrogen balance in the farmland system based on water balance in Hetao irrigation district,Inner Mongolia
DU Jun,YANG Peiling,LI Yunkai,et al (4549)
…………………………
……………………………………………………………………………………
Seed characteristics and seedling growth of Spartina alterniflora on coastal wetland of North Jiangsu
XU Weiwei,WANG Guoxiang,LIU Jin忆e,et al (4560)
…………………………………
………………………………………………………………………………
Assessment of non鄄point source pollution export from Zigui county in the Three Gorges Reservoir area using the AnnAGNPS model
TIAN Yaowu, HUANG Zhilin, XIAO Wenfa (4568)
……
………………………………………………………………………………
Effects of Cadmium pollution on oxidative stress and metallothionein content in Pirata subpiraticus (Araneae: Lycosidae) in
different habitats ZHANG Zhengtian,PANG Zhenling,XIA Min,et al (4579)……………………………………………………
The distribution of size鄄fractionated chlorophyll a in the Indian Ocean South Equatorial Current
ZHOU Yadong, WANG Chunsheng, WANG Xiaogu, et al (4586)
………………………………………
…………………………………………………………………
Change of waterbird community structure after the intertidal mudflat reclamation in theYangtze River Mouth: a case study of
NanHui Dongtan area ZHANG Bin, YUAN Xiao, PEI Enle, et al (4599)………………………………………………………
Application of fish assemblage integrity index(FAII)in the environment quality assessment of surf zone of Yangtze River estuary
MAO Chengze, ZHONG Junsheng, JIANG Rijin, et al (4609)
……
……………………………………………………………………
Population age structure of Antarctic krill Euphausia superba off the northern Antarctic Peninsula based on fishery survey
ZHU Guoping, WU Qiang, FENG Chunlei, et al (4620)
……………
…………………………………………………………………………
Validation and adaptability evaluation of rice growth model ORYZA2000 in double cropping rice area of Hunan Province
MO Zhihong, FENG Liping, ZOU Haiping, et al (4628)
……………
…………………………………………………………………………
Coupled energy and carbon balance analysis under dryland tillage systems
WANG Xiaobin, WANG Yan, DAI Kuai, et al (4638)
……………………………………………………………
……………………………………………………………………………
The nitrate鄄nitrogen leachingamount in paddy winter鄄spring fallow period WANG Yongsheng, YANG Shiqi (4653)…………………
The sources of organic carbon and nitrogen in sediment of Taihu Lake NI Zhaokui, LI Yuejin, WANG Shengrui, et al (4661)……
Effect of partial solar eclipse on airborneculturable bacterial community in Urumqi
MA Jing, SUN Jian, ZHANG Tao, et al (4671)
……………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Comparative study on density related intra鄄 and inter鄄specific effects in Laodelphax striatellus (Fallen) and Nilaparvata lugens
(St覽l) L譈 Jin, CAO Tingting, WANG Liping, et al (4680)………………………………………………………………………
Behavior rhythm and seasonal variation of time budget of sun bear (Helarctos malayanus) in captivity
LAN Cunzi, LIU Zhensheng, WANG Aishan, et al (4689)
………………………………
…………………………………………………………………………
Disturbance regimes and gaps characteristics of the desert riparian forest at the middle reaches of Tarim River
HAN Lu, WANG Haizhen, CHEN Jiali, et al (4699)
………………………
………………………………………………………………………………
Death causes and conservation strategies of the annual regenerated seedlings of rare plant, Bretschneidera sinensis
QIAO Qi, QIN Xinsheng, XING Fuwu, et al (4709)
……………………
………………………………………………………………………………
Effects of municipal compost extracted complex microbial communities on physio鄄ecological characteristics of turfgrass under
drought stress DUO Lian,WANG Jingjing, ZHAO Shulan (4717)…………………………………………………………………
Spatiotemporal relationship of leaf area index simulated by CLM3. 0鄄DGVM and climatic factors
SHAO Pu, ZENG Xiaodong (4725)
………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
Analysis of circular economy of Liaoning Province based on eco鄄efficiency HAN Ruiling, TONG Lianjun, SONG Yanan (4732)……
Review and Monograph
The fungal to bacterial ratio in soil food webs, and its measurement CAO Zhiping, LI Depeng, HAN Xuemei (4741)………………
Indicators for evaluating sustainable communities: a review ZHOU Chuanbin, DAI Xin, WANG Rusong, et al (4749)………………
Discussion
Differential expression of PAL multigene family in allelopathic rice and its counterpart exposed to stressful conditions
FANG Changxun, WANG Qingshui, YU Yan, et al (4760)
………………
………………………………………………………………………
Scientific Note
Ecology study on the benthic animals of QinZhou Bay WANG Di,CHEN Pimao,MA Yuan (4768)……………………………………
Change characteristics of soil carbon and nitrogen contents in the Yellow River Delta soil after artificial restoration
DONG Kaikai, WANG Hui,YANG Liyuan, et al (4778)
…………………
…………………………………………………………………………
Estimation and spatial pattern analysis of forest biomass in Fenglin Nature Reserve based on Geostatistics
LIU Xiaomei, BU Rencang,DENG Huawei,et al (4783)
……………………………
……………………………………………………………………………
Study on sap flow in forest of Quercus liaotungensis and Populus davidiana by using the TDP method
SUI Xuhong,ZHANG Jianjun,WEN Wanrong (4791)
…………………………………
………………………………………………………………………………
N2O Emission and its driving factors from typical marsh and shrub swamp in Xiaoxing忆an Mountains, Northeast China
SHI Lanying, MU Changcheng, TIAN Xinmin, et al (4799)
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2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊绎
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊
Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊
Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
摇 绎《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1郾 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷摇 第 16 期摇 (2011 年 8 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 31摇 No郾 16摇 2011
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