近几十年来，受全球变化和人类活动的影响，海洋生物正面临着升温、低氧、酸化和重金属污染等多重环境压力的威胁。本研究以生活习性和生境迥异的重要经济物种半滑舌鳎（Cynoglossus semilaevis Günther, 1873）和菲律宾蛤仔（Ruditapes philippinarum Adams et Reeve, 1850）作为实验对象，通过开展受控毒理实验对比研究海水酸化和近海常见污染物镉的二元环境胁迫下两种生物早期生活阶段的抗氧化防御的生理响应和策略。将半滑舌鳎稚鱼和菲律宾蛤仔幼贝分别置于不同组合的pH水平（pH 8.10，7.70和7.30；对应于IPCC预测的2100年和2300年海洋酸化情景）和镉浓度（稚鱼：0，5，10和50 μg L^-1；幼贝：0，10，50和100 μg L^-1；对应近海背景相关镉浓度至高污染水平）的海水中连续暴露21天。实验结束后，测定生物抗氧化剂的含量或活性，包括还原型谷胱甘肽（GSH）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）、谷胱甘肽S-转移酶（GST）、谷胱甘肽还原酶（GR）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT），解析稚鱼和幼贝对两种胁迫的抗氧化防御响应；通过分析生物体内丙二醛（MDA）的含量变化研究其脂质过氧化水平（LPO）即氧化损伤程度；利用整合生物标志响应指数（IBR）和主成分分析（PCA）评估生物对共同胁迫的整体响应，筛选潜在的敏感生物标志物。在此基础上，对比分析早期生活阶段鱼类和贝类的抗氧化防御对两种环境胁迫的生理响应及防御策略的差异。研究结果有助于科学认识二者共同胁迫对海洋鱼类和贝类抗氧化防御交互作用的毒理学机制，为揭示海洋生物在未来海洋酸化背景下对重金属胁迫的响应机理提供科学参考。

1. 揭示了早期生活阶段半滑舌鳎稚鱼和菲律宾蛤仔幼贝对海水酸化和镉胁迫的抗氧化防御响应。单一镉效应显著影响稚鱼体内GSH相关抗氧化剂（GPx、GST和GR），但各抗氧化剂对镉胁迫的响应方式存在差异；海水酸化效应显著抑制GSH、GPx和GR但诱导SOD和CAT。两种环境应激的显著交互作用仅出现在GPx和GST中。随着胁迫水平的增加，稚鱼的抗氧化防御通过不同策略对氧化应激做出适应性响应：GSH相关防御系统呈现抗氧化剂的不同活性变化以响应升高的金属浓度，但海水酸化条件下相关抗氧化剂对镉效应的响应以受抑制为主。SOD和CAT的抗氧化防线总体上对镉胁迫的敏感程度较低，但受海水酸化水平的显著被诱导，其活性的同步响应突出两种抗氧化剂在应对海水酸化诱导的氧化应激中的重要作用。整体而言，在本实验环境胁迫水平下，稚鱼的抗氧化防御系统对海水酸化胁迫比对镉胁迫的响应更敏感。

镉胁迫显著影响幼贝中除CAT外的其他抗氧化剂；海水酸化胁迫和二者交互作用显著影响所有抗氧化剂。GPx受单一镉效应显著被抑制，而GSH和GST以相似的变化趋势应对金属浓度升高的胁迫。海水酸化效应总体上抑制GSH相关抗氧化剂，出现幼贝的总可用GSH资源库被过度消耗而减少的现象。在此情况下，镉效应对幼贝的GSH防御系统的影响因海水酸化效应的叠加而发生改变，二者表现出一定的拮抗效应。幼贝SOD和CAT抗氧化防线随各胁迫水平的升高呈现相反的酶活变化趋势，但两种抗氧化剂对单一胁迫的响应模式相似，涉及类似的特异性抗氧化防御策略。

2. 阐释了海水酸化和镉胁迫下稚鱼和幼贝的整体氧化损伤程度。二种胁迫的交互作用导致稚鱼体内脂质过氧化（LPO）水平显著升高，机体氧化应激加剧。在所有镉浓度下，海水酸化效应均显著提高稚鱼的LPO水平，且高于单一镉效应诱导的LPO水平。海水酸化和镉的相互作用会诱导氧化应激，从而加剧鱼体内的脂质过氧化损伤。而在高度海水酸化水平下，海水酸化效应会掩盖镉胁迫对氧化损伤的负面效应，弱化了镉效应在诱导LPO水平中的作用。

单一海水酸化或镉胁迫均未显著加剧幼贝体内的脂质过氧化损伤，二者胁迫的显著交互作用也未出现在LPO水平中。虽然海水酸化效应未直接提高幼贝的LPO水平，但是，只有在海水酸化胁迫条件下才出现高浓度镉胁迫诱导了LPO水平显著增加的现象。这些结果表明抗氧化防御系统未能充分保护幼贝免受高浓度镉和海水酸化共同胁迫所诱导的体内脂质过氧化损伤。

3. 评估了稚鱼和幼贝对海水酸化和镉共同胁迫的整体抗氧化防御响应，筛选了响应的潜在敏感生物标志物。整合生物标志响应指数（IBR）分析表明，海水酸化和镉胁迫均显著增加稚鱼的整合抗氧化响应。与镉胁迫相比，海水酸化对稚鱼的整合抗氧化响应有更明显的加剧效应，导致稚鱼处于较高的环境压力中。高度海水酸化水平下，抗氧化剂整体表现出对镉胁迫响应的减弱，海水酸化效应可能超过并掩盖了稚鱼抗氧化生物标志物对镉胁迫的响应。主成分析（PCA）结果表明，与GPx和GST相关的主成分可以有效地区分镉浓度处理组，其酶活变化是机体应对镉胁迫的重要抗氧化防御途径；稚鱼的抗氧化防御对海水酸化胁迫响应的潜在敏感生物标志物包括GSH、GR、SOD和CAT，对镉胁迫响应的主要是GPx和GST。

单一的海水酸化或镉效应均导致幼贝处于更高的环境压力下，显著增强了整合生物标志物响应。但在高镉浓度或海水酸化水平胁迫下，幼贝长期处于抑制状态，IBR表现相对稳定。总体上，镉胁迫趋向于诱导幼贝的整合生物标志物响应，而海水酸化抑制其整合生物标志物响应，且抑制程度随金属浓度升高而增加。PCA能有效区分未海水酸化下的镉浓度组，但无法有效区分海水酸化下的镉浓度组。海水酸化造成的生物标志物的被抑制状态导致抗氧化剂对金属浓度升高的响应减弱，不利于抗氧化系统的有效运转。GSH和SOD是幼贝对海水酸化抗氧化响应的潜在敏感生物标志物，而MDA和GST适用于评估镉胁迫下其抗氧化防御响应。

综合上述研究结果发现，1）稚鱼和幼贝的GSH防御系统总体上均受单一镉胁迫显著被诱导，而海水酸化条件下相关抗氧化剂对镉胁迫的响应以被抑制为主。但两种生物中同一抗氧化剂对各环境胁迫的响应方式及敏感程度各不相同，说明其抗氧化防御途径或策略存在差异。2）稚鱼的SOD和CAT抗氧化防线受镉胁迫响应较弱，但积极应对海水酸化胁迫。而幼贝的该抗氧化防线采取相似的响应模式应对两种环境胁迫。3）在设定的镉浓度下，单一镉胁迫未显著增加幼贝体内的LPO水平，且相对于幼贝，海水酸化胁迫和二者的交互作用更明显地加剧稚鱼体内的脂质过氧化损伤。4）稚鱼和幼贝的抗氧化防御系统均对高度海水酸化胁迫响应敏感，且在高度海水酸化水平下呈现出对镉胁迫响应总体减弱的趋势。

第1章 绪论

1.1 海洋酸化

1.1.1 海洋酸化现象

1.1.2 海洋酸化对海洋生物的影响

1.2 镉及其毒性效应

1.2.1 海洋环境中镉的来源及污染状况

1.2.2 镉的生物毒性效应

1.3 海洋酸化背景下镉的生物毒性效应及其对抗氧化防御的影响

1.4 研究意义、研究内容和技术路线

1.4.1 研究目的和意义

1.4.2 研究内容

1.4.3 技术路线

第2章 海水酸化和镉胁迫下半滑舌鳎稚鱼抗氧化防御响应

2.1 材料和方法

2.1.1 实验用鱼的驯化与饲育管理

2.1.2 实验设计

2.1.3 水体取样及理化参数测定

2.1.4 鱼类取样和生化分析

2.1.5 数据分析

2.2 结果

2.2.1 实验海水的理化参数

2.2.2 抗氧化生物标志物对海洋酸化和镉胁迫的响应

2.2.3 抗氧化生物标志物对海水酸化和镉共同胁迫的整合响应

2.3 讨论

2.3.1 海水未酸化下稚鱼抗氧化防御对镉胁迫的响应

2.3.2 海水酸化下稚鱼抗氧化防御对镉胁迫的响应

2.3.3 稚鱼抗氧化防御对海水酸化和镉胁迫的整合响应

第3章 海水酸化和镉胁迫下菲律宾蛤仔幼贝抗氧化防御响应

3.1 材料和方法

3.1.1 实验用贝的采集与驯化

3.1.2 实验设计

3.1.3 水体取样及理化参数测定

3.1.4 贝类取样和生化分析

3.1.5 数据分析

3.2 结果

3.2.1 实验海水的理化参数

3.2.2 抗氧化生物标志物对海洋酸化和镉胁迫的响应

3.2.3 幼贝抗氧化防御对海水酸化和镉共同胁迫的整合响应

3.3 讨论

3.3.1 海水未酸化下幼贝抗氧化防御对镉胁迫的响应

3.3.2 海水酸化下幼贝抗氧化防御对镉胁迫的响应

3.3.3 幼贝抗氧化防御对海水酸化和镉胁迫的整合响应

3.3.4 幼贝和稚鱼抗氧化防御对海水酸化和镉胁迫响应的比较分析

第4章 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

致谢

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与其他相关学术成果