武靜慧 李永 魏源 楊曉進(jìn) 張 一 胡清

摘要：分析了中國(guó)北方土壤廣布種——異毛遠(yuǎn)盲蚓（Amynthas heterochaetus）在重金屬污染物鎘（Cd）脅迫下的半致死劑量（LC50）及與其免疫相關(guān)的5種酶類標(biāo)志物在此過程中的活性變化，并與OECD推薦的標(biāo)準(zhǔn)蚯蚓種——赤子愛勝蚓（Eisenia fetida）進(jìn)行了比較研究。結(jié)果表明，Cd對(duì)異毛遠(yuǎn)盲蚓24和48 h的LC50（分別為11.23和5.17 μg/cm2）均小于赤子愛勝蚓（分別為21.99和16.95 μg/cm2）;低濃度Cd脅迫下，異毛遠(yuǎn)盲蚓體內(nèi)SOD、GSH-PX、CAT、AchE、T-AOC的活性均發(fā)生了顯著變化;與赤子愛勝蚓相比，異毛遠(yuǎn)盲蚓體內(nèi)的酶類標(biāo)志物響應(yīng)快速（3 d）且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)（28 d）。

關(guān)鍵詞：環(huán)境基準(zhǔn);蚯蚓;異毛遠(yuǎn)盲蚓（Amynthas heterochaetus）;Cd;酶類標(biāo)志物

中圖分類號(hào)：X174? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2019）12-0058-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.12.014? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Abstract： Amynthas heterochaetus， a widely distributed soil species in northern China， was analyzed under heavy metal cadmium （Cd） stress at a semi-lethal dose （LC50）. The activities of Amynthas heterochaetus and its five immune-related enzyme markers under Cd stress were analyzed and compared with Eisenia fetida， a standard earthworm species recommended by OECD. The results showed that LC50 of Amynthas heterochaetus（respectively 11.23 and 5.17 μg/cm2） of Cd at 24 and 48 h was lower than Eisenia fetida（respectively 21.99 and 16.95 μg/cm2）. Under the low concentration of Cd stress， the activities of SOD， GSH-PX， CAT， AchE and T-AOC were significantly shifted， both in Amynthas heterochaetus and Eisenia fetida. Compared to Eisenia fetida， the response of enzymatic biomarkers in Amynthas heterochaetus were quicker （3 days） and lasted longer （28 days）.

Key words： environmental benchmark; earthworm; Amynthas heterochaetus; Cd; enzyme markers

土壤重金屬污染是指由于人類活動(dòng)，致使土壤中重金屬過量沉積，造成土壤環(huán)境中的重金屬無法自然代謝而惡化的現(xiàn)象[1]。重金屬污染的危害，除表現(xiàn)為對(duì)土壤生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定性的影響外，還表現(xiàn)為可以通過植物的根系進(jìn)入食物鏈，間接威脅人體健康[2]。由于土壤重金屬污染具有持久性、隱蔽性和不可逆性等特點(diǎn)，污染一旦產(chǎn)生，難以消除，且代價(jià)高昂[3]。因此，找出科學(xué)合理的土壤重金屬含量限值，即土壤基準(zhǔn)研究工作就顯得尤為重要。常規(guī)的化學(xué)分析方法可以得到土壤中各種污染物的含量，但難以科學(xué)地反映各種有毒物質(zhì)對(duì)土壤環(huán)境的綜合影響和潛在風(fēng)險(xiǎn)，也不能全面評(píng)價(jià)土壤生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。生態(tài)毒理診斷對(duì)于科學(xué)、全面地評(píng)價(jià)土壤污染狀況有重要的補(bǔ)充作用，各種生物測(cè)試方法可對(duì)化學(xué)方法難以檢測(cè)或鑒定的物質(zhì)毒性效應(yīng)及復(fù)合污染效應(yīng)進(jìn)行合理有效地評(píng)價(jià)，為重金屬污染土壤的早期預(yù)警與安全評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

蚯蚓作為土壤生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成生物，被認(rèn)為是土壤毒性評(píng)價(jià)中最重要的指示生物之一[4]。因此，經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（Organisation for Economic Co-operation and Development，OECD）[5，6]、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（International Organization for Standardization，ISO）[7-11]，美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)（American Society for Testing Materials，ASTM）[12]等重要標(biāo)準(zhǔn)化組織都將蚯蚓列為重要的土壤指示生物之一，并提出了相應(yīng)的研究方法。這些方法以經(jīng)典生態(tài)毒理學(xué)研究方法為主，重點(diǎn)關(guān)注蚯蚓在污染物脅迫下的急性致死率、慢性致死率和生殖積累毒性等，以用于土壤環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)值的制訂。同時(shí)，利用酶類生物標(biāo)志物表征環(huán)境污染程度也是近年來的重要研究方向之一，較之經(jīng)典毒理學(xué)研究方法，具有試驗(yàn)周期短、響應(yīng)靈敏的優(yōu)點(diǎn)，但因其開展時(shí)間較短，尚需大量研究數(shù)據(jù)予以校正[13-15]。

現(xiàn)階段，被OECD、ISO、ASTM等標(biāo)準(zhǔn)體系認(rèn)可的蚯蚓有赤子愛勝蚓（Eisenia fetida）和安德愛勝蚓（Eisenia andrei）兩種。這兩種蚯蚓雖然在國(guó)外試驗(yàn)研究中被廣泛采用，但并非中國(guó)的本土優(yōu)勢(shì)種[16]，并不能反映中國(guó)自然生態(tài)系統(tǒng)的真實(shí)情況。遠(yuǎn)盲蚓屬（Amynthas Kinberg，1867）蚯蚓在中國(guó)南北各地均有分布且數(shù)量較多，具有典型的生態(tài)代表性[16]，同時(shí)體型較大，便于采集和試驗(yàn)，具有成為中國(guó)本土土壤環(huán)境質(zhì)量指示生物的潛力。因此，本研究參考了經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織推薦的化學(xué)品對(duì)蚯蚓急性毒性試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)方法，分析了中國(guó)北方土壤廣布種——異毛遠(yuǎn)盲蚓（Amynthas heterochaetus）在重金屬污染物Cd脅迫下的半致死劑量及與其免疫相關(guān)的5種酶類標(biāo)志物在此過程中的活性變化，并與OECD推薦的標(biāo)準(zhǔn)蚯蚓種——赤子愛勝蚓（Eisenia fetida）進(jìn)行了比較研究。以期為中國(guó)本土土壤指示生物研究提供參考，為土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制訂工作提供依據(jù)[17]。

1? 材料與方法

1.1? 材料

1.1.1? 供試生物? 選用的蚯蚓品種是赤子愛勝蚓和異毛遠(yuǎn)盲蚓。赤子愛勝蚓主要生活在富含有機(jī)質(zhì)的土壤中，生命周期短，在20 ℃的條件下，孵化需要3～4周，7～8周即可發(fā)育成熟;異毛遠(yuǎn)盲蚓為亞洲廣布種，在中國(guó)境內(nèi)的自然土壤中屬常見品種，已發(fā)現(xiàn)在吉林、遼寧、河北、北京、安徽、福建、貴州、江蘇、四川、浙江等地均有分布，其背面深棕色，略帶紫色光澤，體長(zhǎng)100～158 mm，寬3～5 mm，體節(jié)數(shù)92～120，背孔自12/13節(jié)間始，雄孔位于xviii節(jié)腹側(cè)1平頂乳突上，受精囊孔4對(duì)，位于5/9節(jié)間腹側(cè)[16]。

赤子愛勝蚓為實(shí)驗(yàn)室自行繁殖，試驗(yàn)選擇3月齡以上、體重為300～600 mg、環(huán)帶明顯且大小相近的健康成蚓。

異毛遠(yuǎn)盲蚓由人工采集自北京斯凱蘭德生態(tài)環(huán)保試驗(yàn)基地的農(nóng)田中，該農(nóng)田20年未使用化肥與農(nóng)藥，土壤質(zhì)量經(jīng)檢測(cè)符合《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)——GB15618-1995》所規(guī)定的一級(jí)土壤標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)時(shí)選擇人工預(yù)養(yǎng)1月以上、體重為5 000～15 000 mg、環(huán)帶明顯且大小相近的健康成蚓。

1.1.2? 供試土壤? 試驗(yàn)基質(zhì)按照OECD推薦的人工土壤配制方法進(jìn)行制備。將泥炭蘚灰10%、高嶺黏土20%（高嶺石質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于30%）、石英砂70%（50～200 μm）進(jìn)行混勻，并使用碳酸鈣調(diào)節(jié)pH至5.5～6.5。取上述樣品于105 ℃條件下烘干稱重，測(cè)定其含水率。以去離子水調(diào)節(jié)其含水量至35%，并在試驗(yàn)過程中通過稱重保持其含水率恒定。

1.1.3? 儀器、試劑與耗材? CdCl2·2.5H2O（99%，AR），由上海阿拉丁試劑有限公司提供;濃硝酸、濃鹽酸均為GR，由北京化工廠生產(chǎn);石英砂、高嶺土、泥炭土、玻璃管、濾紙（80～85 g/m2，0.2 mm厚，中級(jí)），購于北京中創(chuàng)鴻達(dá)科技有限公司;酶試劑盒，購于蘇州科銘生物技術(shù)有限公司。

10～1 000 μL可調(diào)式微量加樣器（T-300/T-200 -Y/T-1000-B，Eppendorf）;AX2247ZH/E型電子分析天平;人工氣候箱（MGC-850HP，上海一恒科學(xué)儀器有限公司）、紫外分光光度計(jì)（SHP1000525966，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司）、鼓風(fēng)干燥箱（WGL-125B，天津市泰斯特儀器有限公司）。

1.2? 方法

1.2.1? 半致死劑量（LC50）研究? 選用OECD標(biāo)準(zhǔn)中的濾紙接觸法（Contact filter paper test，OECD-guideline No.207）[5]測(cè)定Cd對(duì)異毛遠(yuǎn)盲蚓和赤子愛勝蚓的半致死劑量。具體試驗(yàn)方法如下。

1）蚯蚓清腸。試驗(yàn)前將供試蚯蚓放置于鋪有濕潤(rùn)濾紙的培養(yǎng)皿中，并置于溫度18 ℃、濕度60%～80%的人工氣候箱內(nèi)孵育24 h，以使蚯蚓排出腸道內(nèi)容物。

2）脅迫條件設(shè)置。①赤子愛勝蚓。根據(jù)玻璃管內(nèi)壁面積將濾紙裁剪為9.5 cm×4.5 cm的濾紙條，并均勻鋪置玻璃管中，取以去離子水配制的規(guī)定濃度的CdCl2溶液1 mL滴于該濾紙上，使其單位面積中Cd的濃度分別為0、5、10、20、30、40 μg/cm2。②異毛遠(yuǎn)盲蚓。根據(jù)玻璃管內(nèi)壁面積將濾紙裁剪為8.5 cm×8.5 cm的濾紙條，取以去離子水配制的規(guī)定濃度的CdCl2溶液1 mL滴于該濾紙上，使其單位面積中Cd的濃度分別為0、2.5、5.0、10.0、20.0、40.0 μg/cm2。

3）半致死劑量測(cè)定。含不同濃度CdCl2玻璃管中放入1條蚯蚓為1個(gè)處理，10個(gè)處理為1個(gè)處理組，每個(gè)處理組設(shè)置3個(gè)平行，以不含重金屬溶液的處理組為空白對(duì)照，避光孵育24和48 h后記錄蚯蚓中毒癥狀和死亡數(shù)（以蚯蚓尾部對(duì)機(jī)械刺激無反應(yīng)為判定死亡的標(biāo)準(zhǔn)），并計(jì)算LC50。

1.2.2? 酶類標(biāo)志物響應(yīng)規(guī)律研究? 依據(jù)《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)——土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 15618

-1995》對(duì)重金屬Cd的污染等級(jí)劃分，設(shè)置人工土壤濃度為0、0.2、0.3、0.6、1.0 mg/kg，以模擬赤子愛勝蚓和異毛遠(yuǎn)盲蚓在低濃度Cd脅迫下的生存環(huán)境。將試驗(yàn)所需蚯蚓在無毒基質(zhì)中預(yù)養(yǎng)3 d，期間置于25 ℃人工氣候箱中，用稱重方法補(bǔ)足蒸發(fā)的水分，保持基質(zhì)的含水量在60%[18]。3 d后，將預(yù)養(yǎng)過的蚯蚓手工撿出，轉(zhuǎn)移至新的PVC盒（217 mm×173 mm×98 mm）中，每500 g基質(zhì)中投放赤子愛勝蚓10條，每10 kg基質(zhì)中投放異毛遠(yuǎn)盲蚓20條，每個(gè)濃度梯度3個(gè)平行，按預(yù)先設(shè)定的Cd濃度梯度提前1 d準(zhǔn)備。試驗(yàn)周期28 d，期間PVC盒置于人工氣候箱內(nèi)，培養(yǎng)條件與預(yù)養(yǎng)階段相同。

1）酶液的制備。于試驗(yàn)的3、7、14、21、28 d進(jìn)行取樣。從每一處理組中隨機(jī)采集3條蚯蚓，用去離子水洗凈體表后，在4 ℃冰箱中低溫麻醉10 min，轉(zhuǎn)移至-20 ℃冰箱中冷凍。對(duì)冷凍后的蚯蚓解剖分離其表皮/肌肉組織，解剖過程需始終在冰盒中進(jìn)行。將解剖后的蚯蚓組織稱重并置于冰盒上的研缽內(nèi)，加入適量石英砂，快速研磨，并在此過程中加入預(yù)冷的PBS緩沖液5 mL（磷酸二氫鉀0.27 g、磷酸二氫鈉1.42 g、氯化鈉8.00 g、氯化鉀0.20 g，調(diào)節(jié)pH 7.4，定容至1 L），制得的勻漿迅速轉(zhuǎn)移至15 mL離心管中，于4 ℃條件下5 000 r/min離心20 min，分離獲得的上清液即為可用于活性測(cè)定的酶液。

2）酶活性的測(cè)定。①CAT活性的測(cè)定。組織中的CAT活性采用紫外分光光度法測(cè)定[19，20]。CAT在一定條件下，能分解其底物H2O2，使H2O2在反應(yīng)液中的吸光度隨其濃度的下降而降低，在240 nm處用紫外分光光度計(jì)測(cè)其吸光度，根據(jù)吸光度的變化率可以計(jì)算出CAT活性。②T-AOC活性的測(cè)定。采用可見分光光度法測(cè)定T-AOC活性。在酸性環(huán)境下，物質(zhì)還原Fe3+-三吡啶三吖嗪（Fe3+-TPTZ）產(chǎn)生藍(lán)色的Fe2+-TPTZ的能力反映了其總抗氧化能力。③SOD活性測(cè)定。采用可見分光光度法測(cè)定SOD活性。黃嘌呤及黃嘌呤氧化酶反應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)生超氧陰離子（O2-），O2-可還原氮藍(lán)四唑生成藍(lán)色的甲臢，后者在560 nm處有吸收;SOD可清除O2-，從而抑制了甲臢的形成;反應(yīng)液藍(lán)色越深，說明SOD活性愈低，反之活性越高。④GSH-PX活性測(cè)定。采用紫外分光光度法測(cè)定GSH-PX活性。GSH-PX催化H2O2氧化GSH，產(chǎn)生GSSG;谷胱甘肽還原酶（GR）催化NADPH還原GSSG，再生GSH，同時(shí)NADPH氧化生成NADP+;NADPH在340 nm處有特征吸收峰，而NADP+沒有;通過測(cè)定340 nm處光吸收減少速率來計(jì)算GSH-PX活性。⑤AchE活性測(cè)定。采用可見分光光度法測(cè)定AchE。AchE催化Ach水解生成乙酰膽堿，乙酰膽堿與二硫?qū)ο趸郊姿幔―TNB）作用生成5-巰基-硝基苯甲酸（TNB）;TNB在412 nm處有吸收峰，通過測(cè)定412 mm處吸光度增加速率，計(jì)算AchE活性。

1.2.3? 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)? 采用單因素方差分析（One-way ANOVA）和Duncans多重比較法對(duì)不同處理間的差異性進(jìn)行顯著性分析（SPSS 23.0）。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 半致死劑量

異毛遠(yuǎn)盲蚓與赤子愛勝蚓在Cd脅迫下，均表現(xiàn)出不同程度的中毒癥狀，身體變軟、充血、環(huán)帶腫大，有黃色液體滲出;有斷裂現(xiàn)象，有的斷裂多節(jié)，濾紙上有血跡。試驗(yàn)中，空白對(duì)照組的蚯蚓沒有異常癥狀和死亡情況。

濾紙接觸法的測(cè)定結(jié)果（圖1）表明，隨著Cd脅迫濃度的增大，兩種蚯蚓的死亡率均呈上升趨勢(shì)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算得出，Cd對(duì)赤子愛勝蚓24和48 h的LC50分別為21.99和16.95 μg/cm2，Cd對(duì)異毛遠(yuǎn)盲蚓24和48 h的LC50分別為11.23和5.17 μg/cm2，異毛遠(yuǎn)盲蚓均相對(duì)較低，在一定程度上說明了其對(duì)Cd的耐受性低于赤子愛勝蚓。

在本試驗(yàn)中，作為陽性對(duì)照的赤子愛勝蚓的LC50與Song等[21]、郭永燦等[22]的試驗(yàn)結(jié)果有較大差異，這可能是由于供試蚯蚓生長(zhǎng)環(huán)境的差異造成的。Reinecke等[23]研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期生活在重金屬污染地區(qū)的蚯蚓種群普遍對(duì)重金屬具有更高的耐受性，實(shí)驗(yàn)室自行繁育的蚯蚓生長(zhǎng)環(huán)境較為穩(wěn)定，不易受到外界條件的影響，這可能導(dǎo)致了其對(duì)Cd的耐受性下降。

2.2? 酶類標(biāo)志物響應(yīng)特征

與無脅迫組（0 mg/kg）相比，共設(shè)置了4種脅迫濃度（0.2、0.3、0.6、1.0 mg/kg）和5種脅迫時(shí)間（3、7、14、21、28 d），檢測(cè)了在此條件下異毛遠(yuǎn)盲蚓和赤子愛勝蚓體內(nèi)5種酶類標(biāo)志物（T-AOC、AchE、SOD、CAT、GSH-PX）的響應(yīng)程度。結(jié)果（圖2、圖3）表明，與對(duì)照組相比，異毛遠(yuǎn)盲蚓體內(nèi)的5種酶類標(biāo)志物有68%發(fā)生顯著變化（相對(duì)酶活性>2，即log2FoldChange>1或<-1），其中62%顯著上調(diào)，6%顯著下調(diào);赤子愛勝蚓體內(nèi)5種酶類標(biāo)志物60%發(fā)生顯著變化，其中30%顯著上調(diào)，30%顯著下調(diào)?？傮w來看，與赤子愛勝蚓相比，異毛遠(yuǎn)盲蚓體內(nèi)的酶類標(biāo)志物對(duì)低濃度的Cd脅迫具有較高的靈敏度。

具體到每種不同的酶類標(biāo)志物，通過對(duì)其28 d累積相對(duì)酶活變化的統(tǒng)計(jì)來表征其對(duì)Cd脅迫的響應(yīng)情況。通過假設(shè)檢驗(yàn)可知，在低濃度Cd脅迫下，異毛遠(yuǎn)盲蚓和赤子愛勝蚓5種酶類標(biāo)志物的相對(duì)酶活均有極顯著的差異（P<0.01）;由圖3可以看出，異毛遠(yuǎn)盲蚓體內(nèi)的SOD、GSH-PX、CAT、AchE的相對(duì)酶活顯著高于赤子愛勝蚓，T-AOC相對(duì)酶活則明顯較低，說明在低濃度Cd脅迫時(shí)，SOD、GSH-PX、CAT、AchE這4種酶類標(biāo)志物更適用于異毛遠(yuǎn)盲蚓，具有更高的靈敏度。

2.3? 酶類標(biāo)志物的變化規(guī)律

由圖4可以看出，隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，異毛遠(yuǎn)盲蚓體內(nèi)的5種酶類標(biāo)志物總體上呈現(xiàn)出相對(duì)活性先升高后降低的趨勢(shì)，其響應(yīng)高峰主要出現(xiàn)在14和21 d時(shí);而赤子愛勝蚓體內(nèi)的5種酶類標(biāo)志物變化則并未表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性，其響應(yīng)高峰多出現(xiàn)在3和7 d時(shí)。具體到每種酶類標(biāo)志物，T-AOC在3～21 d的異毛遠(yuǎn)盲蚓體內(nèi)表現(xiàn)出較高的響應(yīng)強(qiáng)度，在赤子愛勝蚓體內(nèi)則是3和7 d;AchE和CAT在兩種蚯蚓體內(nèi)均始終保持響應(yīng)，且在異毛遠(yuǎn)盲蚓體內(nèi)響應(yīng)強(qiáng)度相對(duì)較高，AchE更是維持在一個(gè)較為穩(wěn)定的水平;SOD和GSH-PX在3和7 d時(shí)在赤子愛勝蚓體內(nèi)表現(xiàn)出較高的響應(yīng)強(qiáng)度，但其后急劇降低，而在異毛遠(yuǎn)盲蚓體內(nèi)則始終維持較高強(qiáng)度。因此，認(rèn)為除CAT外，其他4種酶適合作為赤子愛勝蚓在Cd短期（3～7 d）脅迫中的標(biāo)志物;5種酶均適合異毛遠(yuǎn)盲蚓在Cd中長(zhǎng)期（3～28 d）脅迫時(shí)作為標(biāo)志物。

3? 小結(jié)與討論

綜合以上分析，本研究可以得到以下結(jié)論。

1）異毛遠(yuǎn)盲蚓對(duì)Cd的急性毒性半致死劑量低于赤子愛勝蚓，24和48 h LC50分別為11.23和5.17 μg/cm2，但其對(duì)Cd仍具有較高的耐受性。

2）異毛遠(yuǎn)盲蚓體內(nèi)的SOD、GSH-PX、CAT、AchE、

T-AOC對(duì)低濃度Cd脅迫均具有較高的敏感性，且在28 d試驗(yàn)中始終保持響應(yīng)狀態(tài)，適合作為異毛遠(yuǎn)盲蚓對(duì)重金屬污染物Cd的生物標(biāo)志物。

3）SOD、GSH-PX、AchE、T-AOC可以作為赤子愛勝蚓在低濃度Cd脅迫下的短期（3～7 d）的生物標(biāo)志物。

利用指示生物評(píng)價(jià)土壤環(huán)境質(zhì)量，最常用的方法是采用標(biāo)準(zhǔn)生物進(jìn)行毒性試驗(yàn)或繁殖試驗(yàn)，以污染物對(duì)生物的存活率和繁殖能力等方面的影響為參考，來評(píng)價(jià)污染物造成的危害[24-26]。這就要求用于研究的生物具有生態(tài)代表性、對(duì)污染物的毒害作用敏感且有一定耐受性。環(huán)毛蚓屬（Pheretima tschiliensis）的蚯蚓在中國(guó)南北各地均有分布，且數(shù)量較多，屬于優(yōu)勢(shì)種，具有典型的生態(tài)代表性[16]，因此在本研究中重點(diǎn)關(guān)注其對(duì)污染物的耐受性和敏感性。

半致死劑量是生態(tài)毒理學(xué)評(píng)價(jià)的核心指標(biāo)之一，在一定程度上代表了物種對(duì)污染物的耐受性。在本試驗(yàn)中，異毛遠(yuǎn)盲蚓對(duì)Cd的耐受性低于赤子愛勝蚓，但仍遠(yuǎn)高于《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)-土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 15618-1995》中所規(guī)定的土壤Cd含量的最高限制，因此其對(duì)Cd具有的耐受性符合作為指示生物的要求。值得注意的是，本研究中出現(xiàn)了作為陽性對(duì)照的赤子愛勝蚓（標(biāo)準(zhǔn)種）對(duì)Cd的耐受性明顯低于以往的部分研究結(jié)果[21，22]的情況，認(rèn)為生活環(huán)境的差異是造成物種間對(duì)污染物的耐受性差別的主要原因，有兩種可能：一是試驗(yàn)前對(duì)蚯蚓進(jìn)行預(yù)養(yǎng)時(shí)的環(huán)境條件不同，影響了試驗(yàn)結(jié)果;二是試驗(yàn)所用的蚯蚓來源有差異，其生存環(huán)境的背景值不同，造成了其對(duì)某些污染物產(chǎn)生了可遺傳的耐受性。這一結(jié)果既強(qiáng)調(diào)了指示生物的標(biāo)準(zhǔn)化飼養(yǎng)及繁殖流程的重要性，也從側(cè)面揭示了分析野生型蚯蚓的毒理特征對(duì)指示生物研究的補(bǔ)充價(jià)值。

以污染物的劑量指示生態(tài)系統(tǒng)的受損程度是一種直觀的表述方法，但受土壤性狀（有機(jī)質(zhì)、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、pH等）的影響，污染物的劑量與毒性間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是不斷變化的，即生物有效性[27，28]。自然土壤中污染物的生物有效性是不斷變化的，而生物暴露于污染物后產(chǎn)生的生理、生化方面的反應(yīng)則是相對(duì)穩(wěn)定的[22]。用蚯蚓的分子、生物化學(xué)和生理反應(yīng)（生物標(biāo)志物）來檢測(cè)土壤污染的變化情況已經(jīng)越來越受到人們的關(guān)注[29，30]。更重要的是，與傳統(tǒng)的生態(tài)毒理研究指標(biāo)不同，標(biāo)志物可以在半致死效應(yīng)變得明顯前指示污染物對(duì)蚯蚓在個(gè)體水平上所產(chǎn)生的影響，也就是說除了對(duì)環(huán)境污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)外，還能對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中蚯蚓群體發(fā)生衰減前作出預(yù)警。因此，本研究選擇了《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)-土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 15618-1995》規(guī)定的4種土壤Cd污染的最低限制進(jìn)行了蚯蚓酶類標(biāo)志物的試驗(yàn)。結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，處理組異毛遠(yuǎn)盲蚓體內(nèi)的5種酶類標(biāo)志物均發(fā)生了顯著的變化，這說明選取的酶類標(biāo)志物對(duì)Cd脅迫均具有較高的敏感性，可用作其生物標(biāo)志物。同時(shí)，本研究選取的脅迫濃度較低，在一定程度上模擬了處于污染/未污染邊緣的土壤環(huán)境狀況，與赤子愛勝蚓相比，異毛遠(yuǎn)盲蚓體內(nèi)的酶類標(biāo)志物響應(yīng)快速（3 d）且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)（28 d），一定程度上說明了異毛遠(yuǎn)盲蚓在生態(tài)預(yù)警作用中的研究潛力較大。

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收稿日期：2019-01-25

作者簡(jiǎn)介：武靜慧（1993-），女（回族），山東濟(jì)寧人，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)橥寥阑鶞?zhǔn)，（電話）18810868597（電子信箱）573067334@qq.com;