林丹(γ-HCH)是六氯环己烷一种重要的同分异构体,曾作为一种高效的有机氯农药而广泛用于农业和医疗卫生等领域。林丹具有低水溶、难降解等特性,可通过挥发、大气沉降和地表径流等途径进入各种环境介质中。目前在大气、水体及土壤等环境介质中均检测到林丹的存在。环境中的林丹残留物可以通过食物链富集传递而进入生物体和人体,影响其生长发育、生殖和神经等功能并造成各种毒性效应。林丹的毒性效应及机制的研究主要以小鼠、兔子等哺乳动物和热带鱼、斑马鱼等水生生物为受试生物,但利用秀丽隐杆线虫进行其毒性的研究较少。秀丽隐杆线虫是一种存在于水体和土壤环境中的无脊椎动物,在土壤生态系统中扮演着重要作用。因其具有生命周期短、易于培养且与人类基因的同源性高(约60%-80%)等优势,适合于实验室毒理实验的研究。本论文以林丹为外源污染物,探究其急性、亚急性以及慢性暴露对秀丽隐杆线虫的毒性效应,并进一步探索林丹短期和长期暴露的毒性作用机制。指示终点包括生理水平(体长、运动行为和产卵率)、生化水平(肠道损伤、ROS水平、脂褐素和细胞凋亡水平)和分子水平(相关基因的表达)三个层次。本研究的主要结论如下:(1)10–100 ng/L林丹急性和亚急性暴露显著降低秀丽隐杆线虫的体长、运动行为频率和产卵率,且运动行为最敏感,表明林丹对秀丽隐杆线虫的生长、神经及生殖方面产生毒性效应。1–100 ng/L林丹暴露均显著提高了秀丽隐杆线虫肠道内的相对荧光水平,表明林丹造成秀丽隐杆线虫的肠道损伤。10–100 ng/L暴露显著提高秀丽隐杆线虫体内ROS的产生和脂褐素积累,表明林丹诱导了其体内的氧化损伤。生理和生化水平结果表明,林丹亚急性暴露对秀丽隐杆线虫的影响比急性暴露更为严重。(2)林丹亚急性暴露的相关性分析表明,ROS、脂褐素和肠道损伤与秀丽隐杆线虫的生理效应显著相关,表明肠道损伤和氧化损伤可能是造成林丹短期暴露毒性的主要原因。10–100 ng/L林丹暴露显著影响了秀丽隐杆线虫体内肠道发育和抗氧化相关基因的表达水平,其中mtm-6、opt-2、sod-5和isp-1基因表达水平的极显著性变化,表明林丹通过肠道损伤和氧化损伤共同作用导致秀丽隐杆线虫毒性效应,并且mtm-6、opt-2、sod-5和isp-1基因在林丹短期毒性效应中起关键性作用。(3)0.01 ng/L林丹慢性暴露会显著降低秀丽隐杆线虫的运动行为频率,其中身体弯曲频率更为敏感,表明林丹慢性暴露对秀丽隐杆线虫的神经造成了显著毒性。10–100ng/L林丹暴露显著增加了秀丽隐杆线虫体内ROS的产生、脂褐素积累和细胞凋亡水平。相关性分析表明,ROS水平、脂褐素积累和细胞凋亡水平与秀丽隐杆线虫的生理效应显著相关,表明氧化应激反应和细胞凋亡可能是造成林丹慢性毒性的原因。100 ng/L林丹慢性暴露显著影响了秀丽隐杆线虫体内氧化应激和细胞凋亡相关基因的表达水平,且sod-3、skn-1、ctl-1、efl-2、ced-13和cep-1基因表达明显,进一步验证氧化损伤和细胞凋亡是引起林丹慢性毒性的主要原因,并且这些基因在林丹毒性中起着关键的作用。