發(fā)布時(shí)間：2020-11-10 14:47

　　 重金屬具有易富集、半衰期長、難降解等特性,可通過呼吸、飲食、表面接觸等途徑進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)并對(duì)機(jī)體健康產(chǎn)生毒性作用。已有研究表明,重金屬可通過損傷生殖器官、干擾生殖激素分泌水平、影響精子質(zhì)量等途徑對(duì)雄性生殖功能造成影響,而雄性動(dòng)物的生殖功能是決定種群繁殖輸出的重要因素。鳥類是生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成元素,環(huán)境污染是造成鳥類種群數(shù)量下降的重要原因之一,而目前極少有研究探討環(huán)境重金屬污染條件下雄性鳥類生殖功能的響應(yīng)。本研究以西北地區(qū)廣泛分布的留鳥——樹麻雀(Passer montanus)為研究對(duì)象,選擇重金屬銅(Copper,Cu)、鉛(Lead,Pb)、鋅(Zinc,Zn)和鎘(Cadmium,Cd)為主要污染物的甘肅省白銀四龍鎮(zhèn)和相對(duì)無污染的甘肅省永靖劉家峽鎮(zhèn)為研究樣地,從繁殖期雄性樹麻雀的體質(zhì)狀況、精巢結(jié)構(gòu)與功能、生殖激素水平和精子質(zhì)量等方面綜合探究雄性鳥類生殖功能對(duì)環(huán)境重金屬污染的響應(yīng),以期為探究環(huán)境重金屬污染對(duì)鳥類種群繁殖的影響提供科學(xué)參考。研究得到如下結(jié)果:1.環(huán)境重金屬在雄性樹麻雀體內(nèi)的積累水平。白銀地區(qū)雄性樹麻雀肝臟、肌肉、初級(jí)飛羽、腹羽和精巢中Cd及初級(jí)飛羽中Cu和Pb、腹羽中Pb的濃度均顯著高于劉家峽地區(qū)(P0.05)。表明環(huán)境重金屬污染條件下,Cd、Cu和Pb在雄性樹麻雀體內(nèi)顯著積累。2.環(huán)境重金屬污染對(duì)雄性樹麻雀體質(zhì)狀況的影響。白銀地區(qū)雄性樹麻雀的體型顯著小于劉家峽地區(qū)(P=0.002);白銀地區(qū)雄性樹麻雀的心臟、腎臟及肺系數(shù)與劉家峽地區(qū)相比無明顯差異(P0.05),而其肝臟系數(shù)顯著高于劉家峽地區(qū)(P0.001)。表明環(huán)境重金屬污染條件下,雄性樹麻雀的體型變小、肝臟系數(shù)升高,且雄性樹麻雀的肝臟對(duì)環(huán)境重金屬暴露更為敏感。3.環(huán)境重金屬污染對(duì)樹麻雀精巢結(jié)構(gòu)與功能的影響。兩研究樣地樹麻雀的精巢大小、精巢結(jié)構(gòu)和精巢功能標(biāo)志性酶活性未見明顯差異(P0.05),而白銀地區(qū)樹麻雀精巢超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活性和丙二醛(Malondialdehyde,MDA)水平顯著低于劉家峽地區(qū)(SOD:P=0.019;MDA:P=0.004)、總抗氧化能力(Total antioxidant capacity,T-AOC)顯著高于劉家峽地區(qū)(P=0.012),且白銀地區(qū)樹麻雀精巢具有更高的細(xì)胞凋亡水平(P=0.001)。表明環(huán)境重金屬污染條件下,樹麻雀精巢發(fā)育和能量代謝過程未受到明顯影響,而精巢具有更低的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)、更強(qiáng)的抗氧化防御能力及更高比例的凋亡細(xì)胞。4.環(huán)境重金屬污染對(duì)雄性樹麻雀生殖激素水平的影響。白銀地區(qū)雄性樹麻雀的血漿雌激素、黃體生成素(Luteinizing hormone,LH)和促卵泡素水平均顯著高于劉家峽地區(qū)(P0.001),而兩研究樣地雄性樹麻雀的血漿睪酮水平無顯著差異(P=0.917)。表明環(huán)境重金屬污染條件下,雄性樹麻雀的生殖激素分泌水平提高。5.環(huán)境重金屬污染對(duì)樹麻雀精子質(zhì)量的影響。兩研究樣地樹麻雀的精子濃度和精子ATP濃度差異不顯著(P0.05);相較于劉家峽地區(qū),白銀地區(qū)樹麻雀生成了具有更長鞭毛的長精子(P0.05),且其精子頭部與鞭毛長度的比值和精子總長的個(gè)體間變異系數(shù)更小(P0.05),畸形精子及頭部畸形精子的比例更低(P0.05);白銀地區(qū)樹麻雀的精子運(yùn)動(dòng)速度、前向運(yùn)動(dòng)精子比例、精子運(yùn)動(dòng)的直線性、擺動(dòng)性和前向性均顯著高于劉家峽地區(qū)(P0.05),不運(yùn)動(dòng)精子的比例顯著低于劉家峽地區(qū)(P=0.016);白銀地區(qū)樹麻雀的精子運(yùn)動(dòng)速度與其精子頭長及精子頭部與鞭毛長度的比值呈負(fù)相關(guān)(P0.05),而兩樣地樹麻雀的精子運(yùn)動(dòng)速度均未表現(xiàn)出與精子總長或精子鞭毛長度間的關(guān)聯(lián)性(P0.05),且白銀地區(qū)樹麻雀精子的鞭毛長度與精子ATP濃度呈負(fù)相關(guān)(P=0.040),兩地樹麻雀精子的運(yùn)動(dòng)速度均與精子ATP濃度呈負(fù)相關(guān)(劉家峽:P=0.008;白銀:P0.001)。表明環(huán)境重金屬污染條件下,樹麻雀的精子形態(tài)更優(yōu)、精子運(yùn)動(dòng)性能更強(qiáng),且樹麻雀通過增加精子鞭毛長度以降低精子頭部與鞭毛長度的比值,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更快的精子運(yùn)動(dòng)速度。6.樹麻雀精巢重金屬積累水平與雄性生殖功能間的關(guān)系。樹麻雀精巢大小與精巢中Cu或Cd的水平顯著相關(guān)(P0.05),隨重金屬水平升高,精巢系數(shù)和體積均降低;精巢中的Pb水平顯著抑制了精巢SOD的活性(P=0.043);精巢中Zn濃度與血漿雌激素水平呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(P=0.046);隨精巢Cu濃度升高,樹麻雀畸形精子及頭部畸形精子的比例均降低(P0.05),且樹麻雀精子核長隨精巢Pb濃度的升高而增加(P=0.046),隨Cd濃度的升高而減小(P=0.035)。表明樹麻雀精巢內(nèi)積累的重金屬會(huì)對(duì)精巢大小、精巢SOD活性、血漿雌激素水平等造成不利影響,同時(shí)也可直接與精子相互作用,影響精子形態(tài)特征。7.樹麻雀精巢功能相關(guān)指標(biāo)及生殖激素水平與精子質(zhì)量間的關(guān)系。樹麻雀精子運(yùn)動(dòng)特征與精巢體積顯著相關(guān)(P=0.029),隨精巢體積增大精子運(yùn)動(dòng)性能提高;精巢SOD活性和血漿LH水平與精子運(yùn)動(dòng)特征間也呈現(xiàn)出關(guān)聯(lián)性,雖然其關(guān)系僅滿足邊緣顯著(SOD:P=0.058;LH:P=0.077),隨精巢SOD活性升高精子運(yùn)動(dòng)性能降低,隨血漿LH水平升高不運(yùn)動(dòng)精子的比例降低。表明環(huán)境重金屬污染條件下,樹麻雀的精巢大小、精巢SOD活性、血漿LH水平等是決定精子運(yùn)動(dòng)性能的重要因素。綜上所述,長期環(huán)境重金屬暴露可造成雄性樹麻雀體內(nèi)重金屬顯著積累,導(dǎo)致雄鳥體型變小、肝臟系數(shù)升高。雄性樹麻雀精巢中積累的重金屬會(huì)對(duì)生殖功能相關(guān)指標(biāo)造成不良影響,但雄性樹麻雀的精巢功能、生殖激素水平和精子質(zhì)量均對(duì)環(huán)境重金屬脅迫產(chǎn)生積極響應(yīng),主要表現(xiàn)為:增加精巢T-AOC以避免精巢遭受氧化損傷,提高精巢細(xì)胞凋亡水平以加強(qiáng)精巢質(zhì)量控制,促進(jìn)生殖激素分泌和提高精子質(zhì)量。并且,樹麻雀增加生殖投入對(duì)精巢功能和生殖激素分泌水平的維持和調(diào)控是重金屬污染條件下雄鳥精子質(zhì)量提高的重要原因。本研究結(jié)果對(duì)深入探討環(huán)境污染影響鳥類生殖功能的機(jī)制以及科學(xué)評(píng)價(jià)污染地區(qū)鳥類種群動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)具有參考意義。
【學(xué)位單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：X174;Q958
【部分圖文】：

永靖縣劉家峽鎮(zhèn)位于黃河沿岸,建有大型水電工程劉家峽水庫,因其地處高原峽谷、景色秀麗,被稱為“高原明珠”,是著名的休閑旅游勝地。劉家峽與白銀兩地相距約110 km,兩地均屬于溫帶半干旱氣候,具有相近的海拔、降水量、年平均氣溫和景觀組成,且本課題組多年的研究也表明劉家峽地區(qū)水體、土壤中的重金屬水平遠(yuǎn)低于相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)[24,149],因而本研究選取劉家峽鎮(zhèn)魏家川村(N 35°56′-35°57′,E 103°15′-103°16′)作為相對(duì)無污染的對(duì)照樣地(圖2-1)。2.1.2 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

環(huán)境中的重金屬也可在雄性樹麻雀生殖器官中積累(表3-1),兩年的研究數(shù)據(jù)均表明白銀地區(qū)樹麻雀精巢Cd濃度(2017年:1.627±0.644 mg/kg;2018年:2.000±0.737 mg/kg)顯著高于劉家峽地區(qū)(2017年:0.723±0.459 mg/kg;2018年:1.672±0.551 mg/kg)。另外,不同年份采集的樹麻雀樣本,其精巢Cu和Cd濃度也存在差異(表3-1)。3.1.2 環(huán)境重金屬污染對(duì)雄性樹麻雀體型大小的影響

采用GLM單變量分析將研究樣地作為固定因子、年份作為隨機(jī)因子分析環(huán)境重金屬暴露對(duì)雄性樹麻雀體型大小的影響。結(jié)果表明,雄性樹麻雀體型大小在采樣年份間無顯著差異(F1,163=0.658,P=0.419),而白銀地區(qū)雄性樹麻雀的體型顯著小于劉家峽地區(qū)(F1,163=9.724,P=0.002;圖3-2)。3.1.3 環(huán)境重金屬污染對(duì)雄性樹麻雀臟器系數(shù)的影響
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2878054