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Cr~(3+)和Cr~(6+)暴露对斜带石斑鱼胚胎发育中糖代谢通路的作用机理

【摘要】:铬元素不仅是人体及动物体需要的微量元素,同时也是重金属污染物之一,对水域生态环境造成了严重的影响。斜带石斑鱼(Epinephelus coioides)是南海海域重要的经济养殖鱼类之一,其胚胎时期对水体重金属污染物极其敏感,胚胎发育阶段是鱼类成活率高低的关键时期。本研究利用典型环境污染物Cr~(3+)和Cr~(6+)在0、0.2、0.6、1、5、10和20 mg L~(-1)浓度对胚胎暴露30个小时,以胚胎的生物累积量、糖酵解、糖异生和PI3K-AKT-GSK3途径,再将生物累积量与糖代谢通路上的基因进行关联分析评估其对胚胎发育的影响。实验结果如下所示:首先,在生物累积量上,Cr~(3+)和Cr~(6+)暴露下斜带石斑鱼胚胎在桑葚期、囊胚期、原肠后期、脑泡形成期和心脏跳动期的生物累积量与胚胎发育的各个时期无线性关系,但随浓度的增加而增加;Cr~(6+)暴露下的生物累积量相对Cr~(3+)显著增加(P0.05)。Cr~(6+)暴露下胚胎在桑葚期、囊胚期、原肠后期、脑泡形成期和心脏跳动期的生物累积量分别是Cr~(3+)下的(2.7-20.2)、(6.4-20.1)、(2.6-50.4)、(3.0-47.3)和(2.4-20.4)倍(P0.05)。Cr~(3+)和Cr~(6+)暴露下的斜带石斑鱼胚胎的吸收率与胚胎发育时期呈负相关且与浓度呈正相关。Cr~(6+)暴露下胚胎在桑葚期、囊胚期、原肠后期、脑泡形成期和心脏跳动期的吸收率分别是Cr~(3+)下的(15.5)、(10.2)、(21.9)、(15.5)和(7.6)倍(P0.05)。其次,在糖酵解途径中发现,Cr~(6+)暴露下的PFK基因mRNA的表达量,特别是在低浓度(0.2-1 mg L~(-1))显著高于Cr~(3+)(P0.05)。PK基因中,相比对照组,Cr~(3+)和Cr~(6+)暴露下的鱼胚的PK基因的mRNA的表达量显著增加;特别是在原肠末期时的PK基因的mRNA表达量最高(P0.05)。接着,在糖异生途径中发现,Cr~(3+)和Cr~(6+)暴露下胚胎的G6P基因和PCK基因的mRNA的表达量与对照组差异显著(P0.05);高浓度(10-20 mg L~(-1))的Cr~(3+)暴露下G6P基因的mRNA的表达量显著高于Cr~(6+);低浓度(0.2-1 mg L~(-1))的Cr~(6+)暴露下G6P基因的mRNA的表达量与对照组相比差异显著(P0.05)。PCK基因中,囊胚期、原肠末期、脑泡形成期和心脏跳动期的低浓度(0.2-0.6 mg L~(-1))的Cr~(6+)暴露下与Cr~(3+)和对照组相比显著增加PCK基因的mRNA的表达量;桑葚期时的Cr~(3+)和Cr~(6+)暴露,PCK基因的mRNA的表达量都被显著抑制(P0.05)。最后,在PI3K-AKT-GSK3途径中发现,PI3K基因的mRNA的表达量在Cr~(3+)和Cr~(6+)暴露下与对照组相比,仅在桑葚期的(10-20 mg L~(-1))浓度、囊胚期的(5 mg L~(-1))浓度、原肠后期的(0.2-10 mg L~(-1))和脑泡形成期的(0.2和5 mg L~(-1))浓度显著增加;在心脏形成期时,与对照组相比,Cr~(3+)和Cr~(6+)暴露下PI3K基因的mRNA的表达量被显著抑制(P0.05)。AKT基因的mRNA的表达量在Cr~(3+)和Cr~(6+)暴露下与对照组相比,多数为抑制作用(桑葚期和囊胚期时),仅在原肠末期0.2 mg L~(-1)浓度的Cr~(6+)暴露下、20 mg L~(-1)浓度和心脏形成期的0.6 mg L~(-1)浓度的Cr~(3+)暴露下AKT基因的mRNA的表达量显著增加(P0.05)。GSK3基因的mRNA的表达量浓度为1、5-10 mg L~(-1)的Cr~(3+)和Cr~(6+)暴露下与对照组相比,桑葚期、囊胚期、原肠末期和脑泡形成期的mRNA的表达量显著增加(P0.05);心脏跳动期其表达量被显著抑制(P0.05)。

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