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砷是自然界广泛分布的有毒类金属,水体中砷主要以毒性很高的无机砷形式存在。本论文针对我国近海砷污染现状,以近岸广泛分布的海洋环境监测生物菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)为研究对象,采用砷酸盐(AsⅤ)和亚砷酸盐(AsⅢ)进行毒性暴露,利用分析化学、分子生物学、生物化学等技术手段研究菲律宾蛤仔对无机砷的富集转化规律,探讨谷胱甘肽-S-转移酶Ω(GSTΩ)在菲律宾蛤仔砷代谢过程中的功能机制,并揭示砷暴露下菲律宾蛤仔的组织病理变化,从而为阐明海洋贝类对无机砷的富集转化规律及其分子机制提供一定依据,同时也可为贝类安全养殖和食用提供理论依据。主要研究结果如下:(1)菲律宾蛤仔对无机砷生物利用率低,对As(Ⅲ)生物利用率高于As(Ⅴ)。菲律宾蛤仔组织中无机砷的转化过程可能既包括As(Ⅴ)还原和甲基转化,还存在As(Ⅲ)氧化。菲律宾蛤仔肝胰腺和鳃组织对无机砷富集转化存在差异,砷更易于在肝胰腺中富集。砷甜菜碱(AsB)和二甲基胂酸盐(DMA)是组织中主要的砷形态,在肝胰腺中无机砷主要转化为AsB,而鳃组织中无机砷主要转化为DMA。各处理组中金属硫蛋白样蛋白(MTLP)是砷在亚细胞水平的主要结合位点,其次是细胞碎片。金属敏感组分(MSF)中总砷变化较为明显,而生物解毒金属组分(BDM)中总砷含量变化较小,且与肝胰腺相比,鳃组织对砷的解毒能力有限。(2)克隆获得了菲律宾蛤仔体内无机砷甲基化关键酶GSTΩ基因,并对其进行了体外重组表达。GSTΩ重组蛋白具有砷酸盐还原酶活性,且在底物浓度较高,低pH和常温(37℃)条件下活性较高。将GSTΩ转化到砷敏感菌株E.coli AW3110(DE3)(ΔarsRBC)后,能够提高该菌株对无机砷的耐受性,表明其在无机砷的转化和解毒方面发挥了重要作用。(3)分别从转录水平和蛋白水平检测了GSTΩ在无机砷暴露后的表达变化情况以及砷酸盐还原酶活性的改变。结果发现多个处理组菲律宾蛤仔肝胰腺和鳃组织GSTΩ相对表达量增加,砷酸盐还原酶活性升高,进一步表明其可能在菲律宾蛤仔无机砷甲基转化和解毒过程中发挥了重要作用。采用免疫组化方法对GSTΩ在组织中的表达进行定位,结果表明GSTΩ蛋白主要在鳃丝上皮细胞以及鳃腔中的血细胞中表达,在消化腔内壁上皮细胞中表达。(4)不同浓度无机砷暴露一定时期后,菲律宾蛤仔体内GSH含量、GR、GST活性在多个处理组出现活性的显著升高,表明砷暴露会引发机体内抗氧化应激反应。随着暴露时间的增加,在菲律宾蛤仔鳃、肝胰腺、外套膜均已产生不同程度的病理损伤,在100μg/L As(Ⅲ)暴露30天时肝胰腺出现消化管坏死的现象,肌肉纤维也出现断裂扭曲;鳃丝上皮细胞溶解,出现大量空泡;外套膜内表皮和外表皮均出现严重损伤。As(Ⅲ)暴露造成的损伤程度高于As(Ⅴ),证实As(Ⅲ)毒性强于As(Ⅴ)的结论。