五种不同碳链长度的溴化咪唑类离子液体对蚯蚓的氧化应激效应

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离子液体(ionic liquids,ILs)是一类在室温或室温附近温度下呈液态的、由阴阳离子构成的物质。由于离子液体的理化性质优点众多,因此其已经在化学分离提纯、生物等方面得到了应用。由于大部分离子液体具有良好的水溶性,其不可避免的流失和废弃就会对水体和土壤中的生物体产生危害。目前已经有关于不同类型的ILs对微生物、水生生物和陆生生物的毒性研究,但不同碳链长度的溴化咪唑类离子液体对蚯蚓的毒性研究比较匮乏。因此,研究碳链长度不同的溴化咪唑类离子液体对蚯蚓的毒性具有重要的意义。本实验选取了五种不同碳链长度的离子液体[C2mim]Br,[C4mim]Br,[C6mim]Br,[C10mim]Br和[C12mim]Br,研究其对赤子爱胜蚓(Eisenia Fetida)的急性毒性和亚慢性毒性。急性毒性采用滤纸法和土壤法分别测定五种离子液体对蚯蚓的LC50;亚慢性毒性实验,离子液体染毒浓度为5、10、20、40mg/kg人工土,取样时间为14 d和28 d,选取指标为ROS含量、抗氧化酶系(SOD、CAT、POD)活性、解毒酶GST活性、氧化损伤(脂质损伤、蛋白质损伤、DNA损伤),以评价五种ILs的生态毒性和遗传毒性,为探索五种离子液体对陆生生态系统的影响提供依据。主要结果如下:(1)[C2mim]Br,[C4mim]Br,[C6mim]Br,[C10mim]Br,[C12mim]Br土壤法14 d LC50分别为1441.23、358.46、305.59、153.30和160.10 mg/kg。碳链长度小于12时,离子液体毒性随着碳链长度增加,毒性增大;当碳链长度为12时,离子液体毒性反而有所下降,这可能因为高度亲脂性的物质对蚯蚓有“截断效应”。(2)五种离子液体对蚯蚓染毒处理,在人工土壤中染毒28 d,[C2mim]Br、[C4mim]Br≤10 mg/kg时,蚯蚓体内ROS含量与对照相比无显著差异;[C2mim]Br≥20 mg/kg、[C4mim]Br≥10 mg/kg、[C6mim]Br、[C10mim]Br和[C12mim]Br≥5 mg/kg时蚯蚓体内ROS含量显著增加。(3)五种离子液体染毒28 d内,各离子液体染毒浓度在5 mg/kg及以上时,SOD活性与对照相比变化显著;当[C4mim]Br≥20 mg/kg、[C6mim]Br≥5 mg/kg、[C10mim]Br≥10 mg/kg、[C12mim]Br≥5 mg/kg时,CAT活性与对照相比变化显著;当[C2mim]Br≥10 mg/kg,其余四种离子液体浓度在5 mg/kg及以上时,POD活性与对照相比变化显著。(4)[C2mim]Br≤20mg/kg、[C4mim]Br≤10mg/kg染毒时,GST活性与对照无显著差异,这可能与机体的成功防御有关;而当[C2mim]Br为40 mg/kg、[C4mim]Br≥20mg/kg、[C6mim]Br≥5mg/kg、[C10mim]Br为5mg/kg时,GST活性显著增加,这可能是由于GST应对过量的ROS的应激反应。当[C10mim]Br≥20 mg/kg、[C12mim]Br≥10 mg/kg时,GST活性显著被抑制。(5)在染毒28 d中,当[C10mim]Br和[C12mim]Br≥5 mg/kg时,MDA含量显著增加;当[C2mim]Br≥40 mg/kg、其余四种离子液体浓度在5 mg/kg及以上时,PCO含量显著增加;当[C2mim]Br≥10 mg/kg、其余四种离子液体浓度在5 mg/kg及以上时,OTM值显著增加。(6)根据ROS含量变化结果,结合抗氧化酶活性变化结果可知,三种抗氧化酶中,SOD和POD最灵敏,而CAT在毒性较低时不灵敏。解毒酶GST比较灵敏,能作为有效的毒性检测指标。氧化损伤的三个指标中,在离子液体毒性较低,或者染毒浓度较低时,MDA不灵敏,PCO和DNA损伤则较灵敏性。因此,在不同浓度离子液体对蚯蚓染毒时,SOD、POD、GST、PCO和DNA损伤是比较灵敏的毒性检测指标。
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