底栖蜥形副平牙虾虎鱼重金属富集规律及其生物动力学机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31872574
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1904.渔业资源与保护生物学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Heavy metal pollution has been highly addressed as an important environment and food safety issue in China. The goby, a benthic or cave-living species, often accumulate high level of heavy metals, which usually leads to the decrease of fish fitness and population decline. However, the characteristics of heavy metal bioaccumulation in those fish are still unclear. The present study will examine the relationship between heavy metal bioaccumulation of the goby (Parapocryptes serperaste) and heavy metal contents in habitats (water, diet and sediment), and investigate the uptake and bioaccumulation, and elimination of heavy metal (Cd and Cu) in the goby using integrated tools of biokinetic modeling, multiple stable isotope tracing technique and subcellular partitioning modeling. The present study will characterize heavy metal bioaccumulation in the benthic goby, and demonstrate the biokinetic mechanism of heavy metal bioaccumulation in the benthic goby. The findings would reveal mechanism of high levels of heavy metal bioaccumulation in the benthic goby, and provide the theory for the transfer and biological fate of heavy metals in marine ecosystems, and also will provide the theory and technology for the conservation and restoration of the gobies.
重金属污染已成为我国非常重视的生态环境和食品安全问题。虾虎鱼等底栖或穴居鱼类普遍具有较高的重金属富集,这往往会导致其种群适合度下降,甚至是资源退化,但目前尚不清楚其重金属富集规律及高富集的原因。项目拟以经济价值高但野生资源量锐减的蜥形副平牙虾虎鱼为研究对象,通过野外调查,解析鱼体重金属富集与环境中重金属水平的关系;通过室内试验,运用多重稳定同位素示踪、亚细胞分布模型研究虾虎鱼从环境中(水、食物和沉积物)吸收重金属(以Cd和Cu为代表)的生物动力学特征,研究试验鱼排出体内重金属的生物动力学特征;结合野外和室内研究,建立底栖虾虎鱼的重金属生物富集动力学预测模型。项目将阐明虾虎鱼重金属富集规律及其相关的生物动力学机制,结果有助于揭示虾虎鱼等底栖或穴居鱼类高的重金属富集的原因,丰富重金属污染物在海洋生态系统迁移转化和生物归趋等研究领域的基础理论,也为我国虾虎鱼资源保护提供理论基础和技术支撑

结项摘要

水生动物经常通过自然环境中的多种途径同时接触金属。本研究探索了一种三重稳定同位素示踪方法,以量化当鱼暴露于Cd24 h时,虾虎鱼从水中(110Cd追踪)、沉积物(111Cd追踪)和日粮(113Cd追踪)的同时吸收镉(Cd)生物动力学(图1-1)。然后通过改进的生物动力学模型预测了4周内从多个途径同时摄取Cd的情况。结果表明:水相110Cd、沉积物相111Cd和日粮113Cd在鱼类中的吸收速率常数分别为3.1 L kg-1 d-1、2.2×10-4 g g-1 d-1和3.3×10-3 g g-1 d-1。沉积物Cd的生物利用度低于水相和食物相Cd,当沉积物与海水之间的Cd分配系数(Kd)大于6×104 L kg-1时,沉积物可能成为总Cd生物累积的主要Cd来源。改进模型可以成功预测3条路线同时吸收Cd的情况。该模型表明,3种路线的Cd生物蓄积量均随环境Cd浓度的增加而增加。综上所述,多稳定同位素示踪方法和改进的生物动力学模型在预测多种金属暴露途径下的Cd生物蓄积性方面具有广泛的通用性和适用性,并可能适用于其他金属。这项研究使用镉(Cd)和底层海洋虾虎鱼作为模型系统,以确定在同时暴露于水,沉积物和食物中的Cd的条件下组织特异性吸收。本研究使用三重稳定同位素示踪方法,其中每个暴露路线都加标不同的稳定同位素(110Cd,111Cd和113Cd)。结果表明:鱼类通过鳃和胃肠道(GT)吸收水生和沉积Cd,食物中Cd通过GT吸收。鳃主要从水中吸收Cd(77.2-89.4%),而GT主要从食物中吸收Cd(81.3-98.7%)。在肌肉和胴体中,Cd的摄取主要来自食物(47.1-80.4%)和水(22.8-51.6%)。我们的研究表明,当水生动物通过多种摄取途径同时暴露时,每种途径对金属积累的摄取和相对重要性具有高度的组织特异性,并且比单一的金属暴露途径更复杂。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Simultaneous uptake of Cd from sediment, water and diet in a demersal marine goby Mugilogobius chulae
底层海洋虾虎鱼从沉积物、水和饮食中同时吸收镉
  • DOI:
    10.1016/j.jhazmat.2018.09.045
  • 发表时间:
    2019-02-15
  • 期刊:
    JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Guo, Zhiqiang;Li, Zhixin;Zhang, Li
  • 通讯作者:
    Zhang, Li
Biokinetic modeling of Cd bioaccumulation from water, diet and sediment in a marine benthic goby: a triple stable isotope tracing technique
海洋底栖虾虎鱼中水、饮食和沉积物中镉生物累积的生物动力学模型:三重稳定同位素示踪技术
  • DOI:
    10.1021/acs.est.8b00027
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Environmental Science & Technology (中科院JCR一区TOP,影响因 子9.03)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhiqiang Guo;Hengzhen Ye;Juan Xiao;Christer Hogstr;Li Zhang
  • 通讯作者:
    Li Zhang

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郭志强的其他基金

斜带石斑鱼吸收镉过程中水相与食物相镉的相互作用
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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