论文部分内容阅读
近年来,污染土壤中的重金属生态危害效应受到了长期而广泛的关注。蚯蚓是构成动物生物量的重要组成部分,在维持土壤生态系统功能方面具有重要作用,利用蚯蚓修复重金属污染土壤是当前本领域的研究热点,蚯蚓可以通过生命活动,并通过与微生物的相互作用,提高土壤中重金属的生物有效性。在矿区中生存的蚯蚓种群可能产生某种机制,可以忍受或抵抗重金属的胁迫。但由于矿区中的蚯蚓采集困难,繁殖利用存在一定的难度,因此有研究者希望驯化适应能力强、繁殖快的赤子爱胜蚓(Eisenia foetida),来提高蚯蚓耐重金属的能力。本文系统地比较了不同的驯化浓度/时间对土壤重金属形态分布的影响,通过蚯蚓的生理生化指标的变化,以期筛选出适宜蚯蚓耐性驯化的条件,进而通过急性毒性试验和彗星试验(comet assay)比较重金属对驯化及未驯化蚯蚓的损伤影响。取得的主要结论有:与未驯化蚯蚓相比,驯化后的蚯蚓可以更加显著地提高Cu酸提取态、可还原态、可氧化态的含量,使重金属的形态向着有利于植物吸收利用的方向转化。将不同Cu2+浓度驯化后的蚯蚓在400mg Cu2+·kg-1土壤中培养30d后,都受到一定程度的胁迫:其中,经100mg·kg-1驯化后的蚯蚓(X100),其蛋白合成能力强于未驯化蚯蚓(CK),死亡率也较低,试验中发现X100的过氧化氢酶(CAT)活性显著强于未驯化蚯蚓,从而使得其体内丙二醛(MDA)含量显著低于未驯化蚯蚓,而驯化后蚯蚓的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)的酶活与CK的差异并不显著,X100可通过调节体内酶体系的变化,来抵抗重金属的胁迫。在不同时间条件的驯化试验中,经2w驯化后的蚯蚓,其死亡率低于其他时间驯化后的蚯蚓。通过蚯蚓的死亡率以及土壤铜形态的变化,筛选出100mg·kg-1的浓度,2w的驯化时间为蚯蚓耐性驯化的最适条件。将赤子爱胜蚓在最适驯化条件下进行培养(100mgCu2+·kg-1下驯化培养2w)作为驯化蚯蚓,以未驯化的蚯蚓为对照,测定Cu2+对驯化及未驯化蚯蚓的急性毒性,结果显示:14d时,Cu2+对驯化蚯蚓及未驯化蚯蚓的半致死浓度(LC50)分别为321.83~542.45mg·kg-1及230.83~342.91mg·kg-1,驯化后蚯蚓的存活率得到显著提高。通过彗星试验观察Cu2+胁迫下(400mg·kg-1)驯化后蚯蚓基因损伤的动态变化。彗星试验的结果表示:蚯蚓体腔细胞的尾长、尾部DNA含量以及尾矩的数据呈非正态分布,在11d,14d时,驯化后的蚯蚓基因损伤程度明显比未驯化蚯蚓低。在评价蚯蚓体腔细胞损伤程度时,最敏感的指标为体腔细胞的尾部DNA含量。彗星试验(comet assay)是检测Cu2+对蚯蚓活体基因损伤的有效手段,蚯蚓体的DNA损伤可以作为指示重金属污染物影响的生物标志物。驯化蚯蚓的应用,将为植物修复重金属提供更加经济、安全的新途经。