第八届青年地学论坛

研究目的：海洋生物可以将摄入的高毒性的无机砷[五价砷As(V)和三价砷As(III)]转化为砷甜菜碱[AsB]，并在其体内具有较高累积。但在淡水鱼中没有发现这一规律。盐度既是区分海水、淡水的重要指标，也是海洋生物生存的关键环境因子。当盐度发生改变时，生物机体的生理和酶代谢亦随之变化，进而影响砷的代谢。然而盐度调控鱼类砷生物转化机制研究匮乏。本研究以具有广盐性的海洋青鳉鱼为模式生物，研究生活在不同盐度的海洋青鳉鱼对砷生物累积和生物转化的差异规律，厘清关键控制因子盐度对砷的调控机制。
研究方法：将正常生活在海水盐度为30‰的青鳉鱼进行盐度驯化，驯化过程在暴露实验展开前一周完成。实验期间在30‰、20‰、10‰、0‰四个梯度中各设置对照组和As(V)暴露组，依据其体重采用食物相暴露定量喂食。暴露结束后收集脑、鳃、肝脏、肠道、肌肉来测定总砷和形态，同时还将测定肌肉中的甜菜碱的含量，以及对肌肉进行代谢组学和转录组学研究。
研究结果：As(V)暴露组的组织中的总砷浓度显著高于对照组；在As(V)暴露组的头和肌肉中，总砷浓度随盐度的减小呈现减小的趋势。而进一步通过形态测定发现AsB是大部分组织中的主要砷形态，并且在As(V)暴露组的头和肌肉中，AsB的浓度随盐度的增加而增加，头和肌肉AsB的浓度和占比均与盐度呈现显著正相关。同时发现在肝脏、肠道和肌肉中，无机砷的浓度随盐度的增加而减少。说明盐度可以调控As(V)的生物转化和AsB的合成。且在海水（即盐度为30‰、20‰、10‰）中的暴露组的组织中大多以有机砷[MMA, DMA, AsB]为主。而生活在淡水（盐度为0‰的水体中）情况却与之相反。
研究结论：食物相暴露的砷在生物体内进行累积与生物转化。盐度可以调节砷的生物累积与生物转化过程；且头和肌肉中AsB的浓度亦受到盐度的调控作用，与盐度呈显著正相关。淡水鱼中无机砷含量更高，食用淡水鱼的健康风险更大。为进一步厘清其调控机制，将进行下一步的代谢组学和转录组学数据挖掘。厘清盐度对砷生物转化的调控机制不仅有利于充分评估海产品中砷的健康风险，且可以为今后进一步深入调控鱼体中砷的生物转化，降低健康风险提供理论基础。

盐度、砷、海洋青鳉鱼