102 第 33 卷第 5 期水生态学杂志 2012 年 9 月箱内进行, 试验期间不喂食在经过静水毒性预试验后, 设定 NH 4 Cl 的质量浓度为和 1000mg/L, 并设立 3 组平

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祷郭
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1 第 33 卷第 5 期 2012 年 9 月水生态学杂志 JournalofHydroecology Vol.33,No.5 Sep 氨氮对泥鳅的急性毒性及对其肝鳃组织超微结构的影响郝小凤, 刘洋, 凌去非 ( 苏州大学水产研究所, 江苏苏州 ) 摘要 : 通过急性毒性和胁迫试验, 探讨氨氮对泥鳅 (Misgurnusanguilicaudatus) 的急性毒性及对其肝鳃超微结构的影响, 为其养殖水质指标管理提供理论依据急性毒性试验结果表明, 在水温 (25±1) ph(8.1±0.1) 溶解氧 (6.5±0.5)mg/L 时, 水中氨氮浓度越高, 泥鳅的死亡率越高, 其 96hLC 50 总氨浓度 (TAN) 为 164.4mg/L, 非离子氨 (NH + 4 N) 浓度为 2.22mg/L 胁迫试验结果表明, 随着氨氮浓度的变化, 试验组泥鳅鳃组织在 21d 后出现不同程度的变化 ; 其中,50mg/L 和 150mg/L 浓度组的泥鳅鳃丝表面出现分泌物, 细胞水肿 ;250mg/L 组鳃丝表面分泌物增加, 鳃小片聚拢, 上皮细胞水肿加剧 ;450mg/L 组鳃上皮坏死泥鳅肝脏细胞超微结构在不同氨氮浓度下也出现不同程度的损伤,50mg/L 和 150mg/L 组的泥鳅肝脏细胞线粒体扭曲变形, 细胞核变形, 核膜肿胀 ;250mg/L 组肝脏细胞胞浆空泡化, 残存细胞器的结构不完整 ;450mg/L 组出现大量肝脏细胞凋亡随着氨氮胁迫浓度的不断升高, 鳃组织和肝细胞超微结构的受损程度逐渐严重, 且损伤不可逆转关键词 : 泥鳅 ; 氨氮胁迫 ; 肝脏 ; 鳃 ; 超微结构中图分类号 :Q176 文献标志码 :A 文章编号 : (2012) 泥鳅 (Misgurnusanguilicaudatus) 属鲤形目鳅科花鳅亚科泥鳅属, 广泛分布于池塘水库江河和湖泊中 ( 孟庆闻等,1995); 因其肉质鲜嫩味道鲜美营养丰富, 目前在国内外市场广受欢迎 ( 李龙凤和谢宜涛,2008) 氨氮是我国大部分水系中主要的污染指标水中氨氮包括离子氨和非离子氨, 总氨氮即是这两种形态氨的总和在总氨氮中, 离子氨对鱼类毒性较小, 而低浓度的非离子态氨则会对鱼类造成较强的毒性作用, 两者在总氨氮中的比例受氨氮质量浓度 ph 和温度等因素的影响 ( 中华人民共和国环境保护部,2007) 鱼类集约化养殖过程中, 氨氮已成为水产集约化养殖中影响鱼类生长和生存的主要限制因子之一 (Colt,2006) 水质中氨氮浓度严重超标将影响水生动物的生长, 对水生生物的许多器官造成损伤, 甚至导致其发病死亡 (Benlietal,2008) 国内外学者就氨氮对鱼类的影响进行了大量的报道, 如中华鲟 (Acipensersineusis)( 杜浩等,2007) 鳙收稿日期 : 基金项目 : 江苏省科技厅项目 (BE ); 苏州市科技局项目 (SNG0822) 通讯作者 : 凌去非,1965 年生, 男, 博士, 副教授 E suda.edu.cn; 刘洋,1985 年生, 女, 硕士, 助工 E mail: yang @yahoo.com.cn 作者简介 : 郝小凤,1987 年生, 女, 硕士研究生, 主要从事水生生物学研究 E mail:haoxiaofeng@163.com (Aristichthysnobilis)( 雷衍之和金送笛,1979) 金鱼 (Carasiusauratus)( 王凡等,2010) 白斑狗鱼 (Esox lucius)( 胡萍华等,2010) 大菱鲆 (Psetamaxima) ( 曲克明等,2007) 等 ; 然而, 氨氮对泥鳅的影响却鲜有报道本研究以泥鳅为试验对象, 通过急性毒性试验研究, 为泥鳅人工繁育水产养殖和活鱼运输中的水质管理提供依据 ; 此外, 通过研究氨氮胁迫试验对泥鳅超微结构的影响, 分析氨氮对泥鳅的毒性机理, 进而了解氨氮对其毒害的机制 1 材料与方法 1.1 试验用鱼试验鱼采自苏州奥博生物科技有限公司泥鳅繁育基地, 系 2008 年人工繁育的泥鳅子代 F 1 挑选健康活泼和体表无损伤的泥鳅作为试验鱼, 体长 (12.54±2.31)cm, 体重 (6.23±1.47)g 至分组试验前, 在规格为 35cm 55cm 45cm 塑料水族箱中适应性暂养 1 周, 暂养期间所用饲料为常熟泉兴营养添加剂限公司生产的泥鳅颗粒配合饲料 ( 主要成分为优质鱼粉面粉豆粉酵母粉稳定性多维有机螯合多矿免疫增强剂赖氨酸食盐和诱食剂 ), 每日投喂 2 次 (8 00,17 00), 日投饲量为鱼体总重的 2% ~3% 暂养期间水温逐渐升至 25, 并保持恒定, 用气石连续充气, 每天吸污换水 1/3 1.2 急性毒性试验急性毒性试验在 35cm 55cm 45cm 的水族

微结构的影响, 为其养殖水质指标管理提供理论依据急性毒性试验结果表明, 在水温 (25±1) ph(8.1±0.1) 溶解氧 (6.5±0.5)mg/L 时, 水中氨氮浓度越高, 泥鳅的死亡率越高, 其 96hLC 50 总氨浓度 (TAN) 为 164.

2 102 第 33 卷第 5 期水生态学杂志 2012 年 9 月箱内进行, 试验期间不喂食在经过静水毒性预试验后, 设定 NH 4 Cl 的质量浓度为和 1000mg/L, 并设立 3 组平行每个水族箱内加水 10L, 放泥鳅 12 尾, 试验期间观察泥鳅的活动及中毒症状, 并及时将死鱼捞出, 分别记录 h 的死亡数试验用水是经过 48h 曝气的自来水, 每 24h 换水 1 次, 水温 (25±1),pH(8.1± 0.1), 光照为室内自然光 1.3 氨氮胁迫试验试验组设置依据氨氮对泥鳅的急性毒性试验结果 96hLC 50 的 10% 为基础, 共设 4 个氨氮浓度梯度, 分别为 mg/L, 氨氮浓度梯度由 10g/L 的 NH 4 Cl 母液稀释之后配成对照组 ( 不加 NH 4 Cl) 的总氨氮 (TAN) 浓度为 mg/L, 每个处理 3 个重复, 每组试验鱼 35 尾, 试验在 35cm 55cm 45cm 的水族箱内进行试验期间定时投饵, 投饵量以使泥鳅达到饱足并有少量剩余为宜, 投饵 1h 后吸出剩余饲料及粪便水温 (25±1),pH (8.1±0.1), 光照为室内自然光照, 每 24h 更换所有处理液电镜样本采集与处理试验进行到 21d 后, 分别取对照组和不同氨氮浓度试验组的泥鳅进行活体解剖, 取各试验组泥鳅的鳃, 经生理盐水漂洗后, 放入 2.5% 的戊二醛固定, 在 4 冰箱固定 12h, 然后用 0.1mg/L 磷酸缓冲液 (ph7.4) 冲洗 3 次, 每次 15min, 用 1% 锇酸固定,4 冰箱保存 2h, 再用 0.1mg/L 磷酸缓冲液冲洗 3 次, 每次 15min 50% ~100% 乙醇逐级脱水, 醋酸异戊酯置换, 常规临界干燥, 真空离子镀膜, 在 PhilipsEM400 型扫描电镜下观察拍照取各试验组泥鳅的肝脏, 切块, 经 2.5% 的戊二醛固定,0.1mol/L 磷酸缓冲液 (ph7.4) 冲洗, 置 1% 的锇酸后固定, 再用 0.1mg/L 磷酸缓冲液 (ph7.4) 冲洗, 然后用各级乙醇逐级脱水包埋定位超薄切片染色, 置 PhilipsCM10 透射电镜下观察和拍照 1.4 数据分析急性毒性试验使用 SPSS16.0(StatisticalPack ageforsocialsciences16.0) 处理试验数据, 采用直线内插法求出 h 半数致死浓度 (LC 50 ), 安全浓度 (SC) 的计算公式 :SC=0.1 96hLC 50 本试验中所提及的氨氮是指水环境中的总氨氮浓度, 由离子氨和非离子氨组成通常在计算氨氮的半数致死浓度时还要考虑非离子氨的半数致死浓度, 非离子氨的计算公式 (Emersonetal,1975): 非离子氨浓度 = 总氨氮浓度 /[10 (pka ph) +1], 式中 : pka= /t(t 为开氏温度,T=273 +t ) 2 结果与分析 2.1 氨氮半致死浓度 (LC 50 ) 的测定在不同氨氮浓度下, 泥鳅的死亡率各不相同, 随着浓度的升高, 泥鳅的死亡率逐渐上升氨氮浓度为 134mg/L 时,24h 和 48h 的死亡率均为 0, 而当氨氮浓度增加到 336.4mg/L 时, h 的死亡率均达到最大值 (72h 和 96h 的死亡率均达到了 100%) 对照组在试验期间未见死亡 ( 表 1) 表 1 不同浓度氨氮对泥鳅的急性毒性试验结果 Tab.1 Resultsofacutetoxicitytestofammonianitrogen tom.anguilicaudatusatdiferenceconcentrations 总氨非离子不同处理时间的泥鳅死亡率 /% 浓度 / 氨浓度 / 24h 48h 72h 96h ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±0.0 用直线内插法求出总氨 (TAN) 和非离子氨 (NH 3 N) 对泥鳅 h 的半致死浓度 ( 表 2) 水中总氨对泥鳅的安全浓度是 16.44mg/L, 非离子氨对泥鳅的安全浓度是 0.22mg/L 表 2 不同处理时间下氨氮对泥鳅的半致死浓度及安全浓度 Tab.2 Themedianlethalconcentrationsand safeconcentrationsofammonianitrogento M.anguilicaudatusatdiferencetimes 处理时间 / h 总氨 LC 50 / 非离子氨 LC 50 / 总氨安全浓度 / 非离子氨安全浓度 / 氨氮胁迫后泥鳅鳃和肝脏组织的电镜观察鳃组织对照组泥鳅鳃的基本结构与其它硬骨鱼鳃的基本结构相似 ( 图 1 A,B,C) 鳃主要是由鳃弓鳃耙鳃丝鳃小片组成, 位于鳃腔两侧对称排列, 形状略似梳子每一鳃弓外侧有 2 片鳃瓣, 每片鳃瓣由许多鳃丝连续排列而成, 鳃丝的两侧又有众多的鳃小片重叠排列着低浓度组, 在 21d 后泥鳅鳃丝表面出现少量分

3 2012 年第 5 期郝小凤等, 氨氮对泥鳅的急性毒性及对其肝鳃组织超微结构的影响 103 泌物 ( 图 1 D);50mg/L 组的泥鳅鳃小片前端出现细胞破损 ( 图 1 E);150mg/L 浓度组泥鳅在 21d 后鳃组织发生病变, 鳃丝表面上皮细胞轮廓不清晰并出现大量分泌物, 细胞水肿隆起并伴有部分坏死脱落组织 ( 图 1 F);250mg/L 浓度组泥鳅鳃小片聚拢并融合 ( 图 1 G); 鳃丝上皮细胞水肿加剧, 细胞表面的环行隆嵴消失或不明显 ( 图 1 H); 鳃小片上皮细胞多有脱落 ( 图 1 I); 鳃丝上皮细胞出现大量水肿, 且鳃丝表面布满大量分泌物 ( 图 1 J);450mg/L 浓度组的泥鳅在氨氮胁迫 21d 后鳃小片纤维素渗出呼吸上皮发生变性坏死, 其间充满坏死脱落的上皮细胞纤维素 ( 图 1 K); 鳃小片结构消失 ( 图 1 L), 较严重部分出现鳃组织坏死, 鳃瓣边缘糜烂缺损, 鳃小片坏死解体, 鳃丝仅剩鳃丝软骨 ( 图 1 M) (A) 对照组泥鳅的鳃 ( 100);(B) 对照组泥鳅鳃的鳃耙 ( 200);(C) 对照组泥鳅的鳃小片 ( 200);(D)50mg/L 浓度组 : 鳃丝表面出现少量分泌物 ( 200);(E)50mg/L 浓度组 : 鳃小片前端出现细胞破损 ( 250);(F)150mg/L 浓度组 : 鳃丝上皮出现大量分泌物, 细胞水肿伴有部分坏死脱落组织 ( 400);(G)250mg/L 浓度组 : 鳃小片聚拢并融合 ( 400);(H)250mg/L 浓度组 : 鳃丝上皮细胞水肿加剧, 细胞表面的环行隆嵴消失或不明显 ( 250);(I)250mg/L 浓度组 : 鳃小片上皮细胞多有脱落 ( 300);(J)250mg/L 浓度组 : 鳃丝上皮细胞出现大量水肿, 且鳃丝表面布满大量分泌物 ( 200);(K)450mg/L 浓度组 : 呼吸上皮发生变性坏死, 其间充满坏死脱落的上皮细胞纤维素 ( 400); (L)450mg/L 浓度组 : 鳃小片结构消失 ( 400);(M)450mg/L 浓度组, 鳃组织坏死, 鳃瓣边缘可见糜烂缺损, 鳃小片坏死解体, 鳃丝仅剩鳃丝软骨 ( 400) 图 1 氨氮对泥鳅鳃组织超微结构的影响 (A)Loachgilfromthecontrolgroup( 100);(B)Gilrakerfromthecontrolgroup( 200);(C)Gillamelafromthecontrolgroup( 200);(D)Groupof50mg/L:afewofsecretionswereonthesurfaceofgil( 200);(E)Groupof50mg/L:brokencelsappearedatfrontofgil lamela( 250);(F)Groupof150mg/L:therewerealotofsecretionsandcelsedemawithpiecenecrosis( 400);(G)Groupof250mg/L:gil lamelaegather( 400);(H)Groupof250mg/L:edemaofepitheliacelsworsened,andcirclecarinawerelostornotclear( 250);(I)Groupof 250mg/L:epithelialcelsofgillamelafelof( 200);(J)Groupof250mg/L:lotsofepitheliacelsedemaandsecretions( 200);(K)Group of450mg/l:denaturationnecrosisofrespiratoryepitheliums,amongwhichtherewerefulofepithelialcelsandcelulose( 400);(L)Groupof450 mg/l:thestructureofgillameladisappeared( 400);(M)Groupof450mg/L:giltisuenecrosiswasobserved;therewereerosionsanddefectsat theedgeofgillamela;gillamelasweredegenerated;therewereonlycartilageingilfilaments( 400). Fig.1 EfectsofammonianitrogenonmicrostructuresofM.anguilicaudatusgil 肝脏组织的透射电镜观察观察对照组泥核膜四周 ( 图 2 B); 核膜部分区域有所断裂破损鳅肝细胞的超微结构 ( 图 2 A), 发现其结构主要表现为细胞质均匀分布, 细胞核呈圆形或椭圆形, 位于细胞中央, 核膜清晰可见 ; 胞质中含有大量的线粒体, 质膜平滑, 内有清晰的细管状嵴, 高尔基体和溶酶体散布于细胞质中, 粗面内质网丰富, 呈层状排列, 膜表面有核糖体分布氨氮胁迫的低浓度组 (50 150mg/L) 泥鳅肝脏细胞的超微结构出现细胞肿胀部分细胞核变形偏离中心, 并被挤向细胞边缘, 核内染色质增多, 且聚集于细胞核中心或边聚于 ( 图 2 C);150mg/L 浓度组的肝细胞线粒体数量减少, 形状有异常变化, 部分线粒体嵴弯曲变形或解体断裂 ( 图 2 D);250mg/L 浓度组泥鳅的肝细胞在 21d 后其粗面内质网片断化, 部分粗面内质网呈现较大空腔有进一步膨大的趋势, 胞质中含有大量脂滴糖原颗粒 ( 图 2 E);450mg/L 浓度氨氮对泥鳅肝细胞损伤主要表现为细胞核形状异常, 有的细胞核收缩变形 ( 图 2 F); 部分细胞核内外膜不同程度瓦解, 个别甚至出现核膜崩解核内物质外溢现象,

丝上皮细胞出现大量水肿, 且鳃丝表面布满大量分泌物 ( 图 1 J);450mg/L 浓度组的泥鳅在氨氮胁迫 21d 后鳃小片纤维素渗出呼吸上皮发生变性坏死, 其间充满坏死脱落的上皮细胞纤维素 ( 图 1 K); 鳃小片结构消失 ( 图 1 L), 较严

4 104 第 33 卷第 5 期水生态学杂志 2012 年 9 月大部分细胞核染色质断裂为不同部分且弥散于核中 ; 肝细胞质内容物大量泄露空泡化细胞器极少残存细胞器的结构不完整, 核糖体大部分脱落, 胞质内脂滴相比低浓度组进一步增多, 同时出现大量溶酶体和坏死腔, 线粒体扭曲程度明显形状不规则, 少数出现细胞凋亡现象 ( 图 2 G) (A) 对照组 : 正常肝脏细胞的细胞核细胞器和细胞膜 ( 10000);(B)50mg/L 浓度组 : 核内染色质增多, 聚于核膜四周 ( 10000);(C) 150mg/L 浓度组 : 核膜部分区域有所断裂破损 ( 10000);(D)150mg/L 浓度组 : 肝细胞线粒体数量开始减少, 形状有异常变化, 线粒体嵴弯曲变形或解体断裂 ( 10000);(E)250mg/L 浓度组 : 肝细胞粗面内质网片断化, 粗面内质网呈现较大空腔 ( 10000);(F)450mg/L 浓度组 : 细胞核形状异常 ( 10000);(G)450mg/L 浓度组 : 细胞核内外膜瓦解, 核内物质外溢现象, 细胞质空泡化, 细胞器极少, 残存细胞器的结构不完整, 出现大量溶酶体和坏死腔, 线粒体扭曲, 形状不规则, 细胞凋亡 ( 10000) 图 2 氨氮对泥鳅肝脏超微结构的影响 (A)Groupofcontrol:celnucleus,organeleandmembraneofnormalhepaticcel( 10000);(B)Groupof50mg/L:chromatinincreasedand gatheredaroundnuclearmembrane( 10000);(C)Groupof150mg/L:somearealofthenuclearmembranewasbroken( 10000);(D)Groupof 150mg/L:mitochondriaweredecreasinganddistorted;crisraewerebendingordisintegrated( 10000);(E)Groupof250mg/L:roughendoplasmic reticulumpresentedfragmentation,andtoshowcomparativelylargespace( 10000);(F)Groupof450mg/L:thestructureofnucleuswasanormalism ( 10000);(G)Groupof450mg/L:celplasmawasvacuolization;fewofcelorganeles;lotsoflysosomesandnecrosis;masivelivercelsappeared apoptosis( 10000). Fig.2 EfectsofammonianitrogenonmicrostructuresofM.anguilicaudatusliver 3 讨论 3.1 氨氮对泥鳅的急性毒性本试验中, 氨氮浓度是以总氨氮浓度表示的泥鳅对氨氮的耐受性与氨氮浓度以及胁迫时间呈线性相关, 随着氨氮胁迫时间的延长和氨氮浓度的升高, 泥鳅的死亡率不断上升, 说明氨氮对泥鳅有较强耐受力比中华鲟稚鱼鳙幼鱼金鱼和白斑狗鱼等要强, 这可能与泥鳅生活于水底层有关水底层氨氮含量相对较高, 长期生活在这种胁迫环境下, 其抗氨氮能力可能比中上层鱼类要高 ; 同时, 泥鳅可以利用肠道呼吸, 这种特殊的呼吸方式可能也有助于其抗击氨氮胁迫 3.2 氨氮胁迫对泥鳅鳃和肝脏超微结构的影响的生理毒性氨氮胁迫对泥鳅鳃组织的损伤机理氨氮非离子氨对中华鲟稚鱼和 96h 的 LC 50 分别为和 0.39mg/L(Benliet al,2008); 对鳙幼鱼 24hLC 50 为 0.91mg/L( 杜浩等,2007); 对金鱼鱼种 24 48h 的 LC 50 分别为 mg/L( 雷衍之和金送笛,1979); 对白斑狗鱼 h 的 LC 50 分别为 mg/L( 王凡等,2010); 然而, 在本试验中, 非离子氨对泥鳅和 96hLC 50 分别高达和 2.22mg/L, 说明泥鳅对氨氮的对鱼类的毒性作用机制一般认为是水体中的分子氨渗进生物体内, 降低了血液的载氧能力, 使呼吸机能下降氨主要侵袭粘膜, 特别是鱼鳃表皮和肠粘膜, 其次是神经系统, 使鱼类等水生动物的肝肾系统遭受破坏, 引起体表及内脏充血肌肉增生及出现肿瘤, 严重时发生昏迷以致死亡, 即使是低浓度的氨长期接触也会损害鳃组织, 出现鳃小片弯曲粘连或融合现象 (Campa Córdovaetal,2002) 鱼鳃组织受水环境中有毒物质作用而发生损伤基本可划分为两类

150mg/L 浓度组 : 核膜部分区域有所断裂破损 ( 10000);(D)150mg/L 浓度组 : 肝细胞线粒体数量开始减少, 形状有异常变化, 线粒体嵴弯曲变形或解体断裂 ( 10000);(E)250mg/L 浓度组 : 肝细胞粗面内质网片断化, 粗面内质网呈现

5 2012 年第 5 期郝小凤等, 氨氮对泥鳅的急性毒性及对其肝鳃组织超微结构的影响 105 (Wong&Wong,2000): 一是为了防御反应而产生的损伤, 溴氰菊酯对食蚊鱼 (Gambusiaafinis) 的早期损伤造成鳃丝上皮细胞肥大增生, 鳃小片的呼吸上皮水肿等现象即属于此类损伤 (Cengiz& Unlu, 2006); 二是直接损伤, 全氟辛烷磺酸 (PFOS) 急性暴露使斑马鱼 (Daniorerio) 鳃上皮细胞出现坏死和脱落等不可恢复的组织损伤现象即属于此类 ( 胡芹等,2009) 本试验中,50mg/L 浓度组的泥鳅鳃组织损伤属于第一类损伤, 从 150mg/L 浓度组开始, 泥鳅经氨氮胁迫后, 鳃组织开始出现第二种损伤, 但是该试验组鳃小片分泌物增多, 与外界接触面积降低, 隆起并伴有部分坏死脱落, 既表现为防御反应损伤, 又表现为直接损伤氨氮浓度高低对泥鳅鳃组织的损伤差异 50mg/L 组的泥鳅在 21d 后鳃丝表面出现少量分泌物, 鳃小片前端出现细胞破损, 并伴有轻度水肿 ; 150mg/L 浓度组泥鳅上皮细胞水肿加剧, 鳃组织发生病变, 鳃丝表面上皮细胞轮廓不清晰并出现大量分泌物, 伴有部分坏死脱落组织刘洋等 (2011) 曾发现氨氮胁迫会使这 2 个低浓度组鱼鳃组织出现 SOD 和 GSH PX 酶活性显著低于对照组, 且在 21d 后均出现了过氧化胁迫现象, 说明这 2 个低浓度虽然没有出现死亡现象, 但长期生活在低浓度的氨氮胁迫环境中, 泥鳅也会受到氨氮毒性的影响, 造成鳃组织产生大量粘液水肿和损伤等现象, 这些均影响了鳃的正常的新陈代谢功能, 从而造成鳃组织内产生大量的自由基, 随着时间的延长, 大量的自由基得不到及时有效的清除, 就会出现过氧化胁迫 ; 同时, 低浓度组泥鳅鳃部黏液的过量分泌, 降低了氧越过鳃表面的扩散速率, 长期接触也会损害鳃组织, 出现鳃小片弯曲粘连和融合现象, 进一步影响其他组织的正常生理功能 250mg/L 浓度和 450mg/L 浓度在氨氮胁迫 21d 后出现的损伤较严重, 且部分坏死组织已超出了泥鳅鳃组织的再生和修复能力, 气体交换受阻, 结合鱼死亡前的挣扎行为, 推测窒息可能是造成鱼死亡的原因之一由此可见, 氨氮对泥鳅鳃组织的损伤机理主要是通过侵袭黏膜, 造成组织上皮细胞的坏死和微结构的损伤, 从而影响鳃所参与的酸碱平衡离子运输和含氮废物的排泄等正常生理活动 ( 李建等,2007) 氨氮胁迫对泥鳅肝脏超微结构的影响肝脏是泥鳅最重要的解毒器官 (Dutaetal,1993) 氨氮通过血细胞运输到肝脏后, 主要依靠肝脏的解毒作用来降低其毒性, 肝脏丰富的酶可以将毒性较高的 NH 3 N 的转化为毒性较低的尿素和尿酸 ( 王琨, 2007) 本试验中, 在透射电镜下可以看到氨氮对泥鳅肝细胞超微结构的影响首先是从膜系统和细胞核开始的 50mg/L 浓度组泥鳅部分肝细胞肿胀, 细胞核变形, 染色质聚集于细胞核中心或核膜四周, 核膜部分区域有所破损 ;150mg/L 浓度组的肝细胞线粒体数量开始减少, 形状有异常变化, 部分线粒体嵴弯曲变形或解体断裂, 在重金属对鱼类的损伤机制研究也发现了类似现象 ( 冯建等,2004; 王利和汪开毓,2009) 氨氮胁迫对泥鳅肝脏酶活性的影响结合泥鳅在 mg/L 氨氮胁迫后肝脏的 SOD 和 GSH PX 酶活性下降的结果 ( 刘洋等,2011), 推测可能是因为自由基和脂质过氧化水平过高, 造成细胞内的过氧化胁迫, 从而使肝细胞受到损伤细胞膜系统的主要结构分子是磷脂, 是过氧化物攻击的主要目标之一 ; 因此推定 50mg/L 和 150mg/L 浓度组对泥鳅肝细胞结构的损害可能是过氧化胁迫作用的结果通过对 250mg/L 和 450mg/L 浓度组鳃组织结构的电镜观察发现, 这 2 个浓度组的泥鳅在胁迫 21d 后鳃丝开始发生严重的病变, 上皮细胞崩溃很可能使胞外的小分子物质大量进入胞内, 经过血液循环运送到肝脏, 使肝脏内的氨氮增加, 造成了肝细胞结构的损伤, 结合这 2 组肝脏中 SOD 和 GSH PX 酶在胁迫 21d 普遍下降, 造成鱼过氧化胁迫 ( 刘洋等,2011); 笔者推测可能是渗进泥鳅鳃组织内的分子氨 (NH 3 ) 将血液中血红蛋白分子的 Fe 2+ 氧化成为 Fe 3+, 降低血液的载氧能力, 使呼吸机能下降 ( 冯建等,2004); 鱼体内的有氧呼吸过程受到影响, 从而导致内脏器官的过氧化胁迫氨氮对泥鳅肝脏细胞的损伤机理在电镜下,450mg/L 浓度组肝脏细胞甚至出现大量的细胞凋亡现象, 这些细胞损伤使得肝脏的解毒功能受到影响, 干扰了细胞和一些酶和蛋白的合成过程, 酶数量下降, 细胞膜线粒体等细胞器膜磷脂双分子层及膜蛋白的结构在受到损伤后也易受活性氧的攻击而遭受破环, 最终导致细胞崩溃 ( 余瑞兰等,1999); 肝脏解毒机制失效, 意味着整个解毒途径的崩溃, 泥鳅的死亡率将增加氨氮胁迫下, 除鳃外受损最严重的就是肝脏细胞, 在氨氮通过鳃表皮的主动吸收和扩散作用进入泥鳅体内后, 非离子氨经血淋巴运输到肝脏细胞进行解毒, 将毒性强的非离子氨经生物酶转化成毒性低的尿酸, 但高浓度的非离子氨在没有转变为尿酸前就开始扩散进入肝脏细胞, 损伤肝

浓度组的泥鳅鳃组织损伤属于第一类损伤, 从 150mg/L 浓度组开始, 泥鳅经氨氮胁迫后, 鳃组织开始出现第二种损伤, 但是该试验组鳃小片分泌物增多, 与外界接触面积降低, 隆起并伴有部分坏死脱落, 既表现为防御反应损伤, 又表现为

6 106 第 33 卷第 5 期水生态学杂志 2012 年 9 月胰腺细胞, 细胞结构被破坏, 阻碍鸟氨酸循环的进行, 鳃上皮受损, 肝脏受到损伤, 氨氮在体内聚集导致肝脏呈黑色, 出现恶臭, 这也是泥鳅长经时间氨氮胁迫后死亡的原因之一参考文献杜浩, 危起伟, 刘鉴毅, 等苯酚 Cu 2+ 亚硝酸盐和总氨氮对中华鲟稚鱼的急性毒性 [J]. 大连水产学院学报, 22(2): 冯健, 刘永坚, 田丽霞, 等草鱼实验性镉中毒对肝胰脏肾脏和骨骼的影响 [J]. 水产学报,28(2): 胡萍华, 金一春, 曲学伟, 等氨氮对白斑狗鱼成鱼的急性毒性研究 [J]. 湖南农业科学,(3): 胡芹, 周珍, 周群芳, 等全氟辛烷磺酸 (PFOS) 急性暴露对斑马鱼鳃显微结构的影响 [J]. 生态毒理学报, (4): 雷衍之, 金送笛关于氨对鱼苗的毒性的初步实验 [J]. 辽宁淡水渔业,(3): 李凤龙, 谢宜涛泥鳅养殖生物学及池塘养殖技术 [J]. 吉林渔业,(4): 李建, 姜令绪, 王文琪, 等氨氮和硫化氢对日本对虾幼体的毒性影响 [J]. 上海水产大学学报,16(1): 刘洋, 凌去非, 于连洋, 等氨氮胁迫对泥鳅不同组织 SOD 和 GSH PX 活性的影响 [J]. 安徽农业科学,39 (2): 孟庆闻, 苏锦祥, 缪学祖鱼类分类学 [M]. 北京 : 中国农业出版社. 曲克明, 徐勇, 马绍赛, 等不同溶解氧条件下亚硝酸盐和非离子氨对大菱鲆的急性毒性效应 [J]. 海洋水产研究,28(4): 王凡, 刘海芳, 赵云龙非离子态氨对金鱼鱼种的急性毒性试验 [J]. 水产科学,29(3): 王琨氨氮对鲤 (Cyprinuscarpio) 幼鱼组织和血液指标的影响 [D]. 哈尔滨 : 东北农业大学. 王利, 汪开毓铜对鲤鱼损害的超微结构病理学观察 [J]. 黑龙江畜牧兽医,(5): 余瑞兰, 聂湘平, 石存斌, 等分子氨和亚硝酸盐对鱼类的危害及其对策 [J]. 中国水产科学,6(3): 中华人民共和国环境保护部.2007 年中国水环境质量公报 [R/OL].htp:// BenliAK,K ksalg,?zkula.2008.sublethalammoniaexpo sureofniletilapia(oreochromisniloticusl.):efectson gil,liverandkidneyhistology[j].chemosphere,72: Campa-CórdovaAI,Hernández SaavedraNY,AscencioF Superoxidedismutaseasmodulatorofimmunefunc tioninamericanwhiteshrimp(litopenaeusvannamei) [J].ComparativeBiochemistryandPhysiology,133(4): CengizEI,UnluE.2006.Sublethalefectsofcommercialdelta methrinonthestructureofthegil,liverandguttisuesof mosquitofish,gambusiaafinis:a microscopicstudy[j]. EnvironmentalToxicologyandPharmacology,21(3): ColtJ.2006.Waterqualityrequirementsforreusesystems[J]. AquacEng,34: DutaHM,AdhikariNK,SinghPK,etal.1993.Histopathologi calchangesinducedbymalathionintheliverofafreshwa tercatfish,heteropneustesfosilis(bloch)[j].bulerinof EnvironmentContaminationandToxicology,51: EmersonK,RusoRC,LundRE,etal.1975.Aqueousam moniaequilibrium calculations:efectofph andtempera ture[j].journalofthefisheriesresearchboardofcana da,32: : WongCKC,WongM H.2000.Morphologicalandbiochemical changesinthegilsoftilapia(oreochromismosambicus) toambientcadmium exposure[j].aquatictoxicology,48 (4): ( 责任编辑万月华 )

水产学报,28(2):195-200. 胡萍华, 金一春, 曲学伟, 等.2010. 氨氮对白斑狗鱼成鱼的急性毒性研究 [J]. 湖南农业科学,(3):109-177. 胡芹, 周珍, 周群芳, 等.2009. 全氟辛烷磺酸 (PFOS) 急性暴露对斑马鱼鳃显微结构的影响 [J].

7 2012 年第 5 期郝小凤等, 氨氮对泥鳅的急性毒性及对其肝鳃组织超微结构的影响 107 AcuteToxicityTestofAmmoniaNitrogenandEfectsofAmmonia NStres ontheultrastructureofgilandliverofmisgurnusanguilicaudatus HAOXiao feng,liuyang,lingqu fei (FisheriesResearchInstituteofSoochowUniversity,Suzhou ,P.R.China) Abstract:Inordertoprovidescientifictheoreticalbasisforwaterqualitymanagementduringloach(Misgurnusan guilicaudatus)culture,anacutetoxicitytestofammonianitrogenandammonia Nstresonthemicrostructuresof gilandliverofloachwerestudied.resultsofacutetoxicitytestshowedthatunderwatertemperature(25±1), ph(8.1±0.1),disolvedoxygen(6.5±0.5)mg/l,thehighertheconcentrationofwaterammonianitrogen,the higherthemotalityofloach;96hlc 50 oftotalammoniaconcentration(tan)andnonionicammonia(nh 4 N) + wererespectively164.4mg/land2.22mg/l.resultsofthestrestestshowedthatwiththeammonia Nconcen trationincreased,loachgilsappeareddiferentlevelsofinjuriesafter21d.in50mg/land150mg/lgroups,the gilsofloachappearedsecretionsandcelsedema.in250mg/lgroup,secretiononsurfaceofgilfilamentsin creased,gillamelaegatheredtogetherandedemaofepitheliacelswassharpen.in450mg/lgroup,therewas celnecrosisofgils.theultrastructureofloachlivercelunderdiferentconcentrationsofammonianitrogenap pearedvaryingdegreesofdamage.in50mg/land150mg/lgroups,mitochondriadistorted,andnucleideformed withnuclearmembranesweling.in250mg/lgroup,livercelstructurewasbadlydamaged,andtherewascyto plasmvacuolizationandincompletestructureoftheorganeles.in450mg/lgroup,masivelivercelsappeared apoptosis.withammonia Nconcentrationincreased,thedamageingiltisueandlivercelsseemedgradualyseri ous,andthedamagewasireversible. Keywords:Misgurnusanguilicaudatus;ammonia Nstres;liver;gil;ultrastructure

searchInstituteofSoochowUniversity,Suzhou 215123,P.R.

596.doc

596.doc 2005596 4 3 2794 2796 51 2800 51 238 238 1. 238 238 1 2. 3 2 2 6 3. 238 238 4. 238 2 238 1. 4 3 2. 3. 1. 2005107 2. 238 1. 238 2. 3. 1 238 2 238 238 238 1. 0.8mm 1.6mm 10 55 Hz 1Hz /min 95±5 min 24 ±4

102 第 33 卷 第 5 期 水 生 态 学 杂 志 2012 年 9 月 箱 内 进 行, 试 验 期 间 不 喂 食 在 经 过 静 水 毒 性 预 试 验 后, 设 定 NH 4 Cl 的 质 量 浓 度 为 和 1000mg/L, 并 设 立 3 组 平

102 第 33 卷第 5 期水生态学杂志 2012 年 9 月箱内进行, 试验期间不喂食在经过静水毒性预试验后, 设定 NH 4 Cl 的质量浓度为和 1000mg/L, 并设立 3 组平