啶虫脒对萼花臂尾轮虫生理生态特征和相关基因表达的影响

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啶虫脒(acetamiprid)作为一种应用广泛且水溶性佳的杀虫剂,在全球多国水体中存在。植食性的萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)作为初级消费者在水生态系统中处于关键的位置,被认为是外源污染物通过水体进入食物网的重要途径之一,是毒理学研究中重要的模式生物。因此,本文以萼花臂尾轮虫为受试生物,实验室内研究了啶虫脒对萼花臂尾轮虫的急性毒性和慢性毒性(生活史特征、个体大小、摄食行为、消化酶活性和抗氧化解毒酶活性和相关基因的表达)效应。研究主要方法和结果总结如下:在(24±1)℃、无光照、不投喂饵料的条件下,啶虫脒对萼花臂尾轮虫的24-h LC50为1341.915mg/L(95%置信区间为1275.122~1407.180 mg/L)。采用生命表和3天种群增长实验等方法,在(24±1)℃、1.5×10~6个细胞/m L斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)条件下,研究了亚致死浓度(0、30、80、130、180、230、280和330 mg/L)啶虫脒对萼花臂尾轮虫生命表统计学参数和种群增长率的影响。结果显示,啶虫脒浓度对萼花臂尾轮虫的生命期望、净生殖率、种群内禀增长率和种群增长率均有显著性影响(P<0.01),但对世代时间和后代混交率无显著性影响(P>0.05)。与对照组相比,180~330 mg/L啶虫脒处理组中轮虫的生命期望显著降低(P<0.01);80 mg/L啶虫脒处理组中轮虫的净生殖率显著提高(P<0.01),而330 mg/L啶虫脒处理组中的轮虫净生殖率则相反(P<0.01);80 mg/L啶虫脒处理组中轮虫的种群内禀增长率显著提高(P<0.05),而230~330 mg/L啶虫脒处理组中的种群内禀增长率和种群增长率则相反(P<0.05)。在实验设置的啶虫脒浓度范围内,轮虫的生命期望、净生殖率、种群内禀增长率和种群增长率与啶虫脒浓度之间均具有显著的剂量—效应关系(P<0.01)。在监测低浓度啶虫脒的兴奋效应中,净生殖率和种群内禀增长率较敏感;在监测高浓度啶虫脒的抑制效应中,生命期望最敏感。采用生命表和种群增长实验方法,在(24±1)℃、1.5×10~6个细胞/m L斜生栅藻条件下,研究了环境相关浓度(0、0.3、3、30和300 mg/L)啶虫脒对萼花臂尾轮虫生命表统计学参数、种群增长率、个体大小、卵大小和摄食的影响。结果显示,啶虫脒浓度对萼花臂尾轮虫的生命期望、净生殖率、种群内禀增长率、后代混交率、种群增长率、个体大小、卵大小、摄食率和滤水率均有显著性影响(P<0.05)。与对照组相比,30 mg/L啶虫脒处理组中轮虫的生命期望显著升高(P<0.05),而300 mg/L啶虫脒处理组中轮虫的生命期望、净生殖率、种群内禀增长率和后代混交率均显著降低(P<0.05);3和30mg/L啶虫脒处理组中轮虫的种群增长率显著升高(P<0.05),而300mg/L啶虫脒处理组中轮虫的种群增长率显著降低(P<0.01)。300mg/L啶虫脒处理组中轮虫的个体大小和卵大小均显著缩小(P<0.01),30mg/L啶虫脒处理组中轮虫的个体大小显著缩小(P<0.05)。30 mg/L的啶虫脒处理组中轮虫摄食率和滤水率均显著上升(P<0.01),而300 mg/L的啶虫脒处理组中轮虫摄食率和滤水率均显著下降(P<0.01)。在实验设置的啶虫脒浓度范围内,轮虫的生命期望、净生殖率、种群内禀增长率、后代混交率、种群增长率、个体大小和卵大小与啶虫脒浓度之间均具有极显著的剂量—效应关系(P<0.01)。在(24±1)℃、无光照、不投喂饵料的条件下研究了不同浓度(0、0.3、3和30 mg/L)啶虫脒对萼花臂尾轮虫酶活性的影响。结果显示,施毒24h后,啶虫脒对萼花臂尾轮虫淀粉酶、脂肪酶、乙酰胆碱酯酶(ACh E)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽硫转移酶(GST)的活性影响显著(P<0.05)。与对照组相比,3和30 mg/L啶虫脒处理组中轮虫淀粉酶和GST活性均显著上升(P<0.01),且上升程度随着毒物浓度的升高而增大;3和30 mg/L啶虫脒处理组中轮虫脂肪酶活性显著下降(P<0.01),且下降程度随着毒物浓度的升高而增大;各处理组中轮虫SOD和CAT活性均显著上升(P<0.05),且上升程度随着毒物浓度的升高而增大;各处理组中轮虫ACh E活性均显著下降(P<0.01),且下降程度随着毒物浓度的升高而增大。通过实时荧光定量PCR,采用SYBR GREEN染料法,以ELFA为内参基因做相对定量检测,研究了不同浓度啶虫脒(0、0.3、3和30 mg/L)对萼花臂尾轮虫28个细胞色素P450(cytochrome P450,CYP)基因表达的影响。结果显示,啶虫脒浓度对萼花臂尾轮虫的5个CYP基因相对表达量有显著性影响(P<0.05)。与对照组相比,0.3mg/L啶虫脒处理组中轮虫CYP3044B3和CYP3044B7基因相对表达量显著升高(P<0.05),3mg/L啶虫脒处理组中轮虫CYP3044A7、CYP3044B3和CYP3044B7基因相对表达量显著升高(P<0.05),30mg/L啶虫脒处理组中轮虫CYP3044A7、CYP3049A4、CYP3044B3、CYP3044B6和CYP3044B7基因相对表达量显著升高(P<0.05)。
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