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目的:研究Cu2+长期胁迫对黑水虻幼虫血淋巴内抗氧化酶和血细胞凋亡的影响,探讨Cu2+胁迫对黑水虻幼虫的毒理学影响,为Cu2+长期胁迫对黑水虻无害化处理禽畜粪便系统的影响提供理论数据。方法:在人工饲料中添加不同浓度Cu2+(0、75、150、300、600、1200mg/kg)连续5代饲喂黑水虻幼虫。等离子体原子发射光谱仪检测不同处理浓度Cu2+在黑水虻第1、3、5代6龄幼虫血淋巴内的累积;酶联免疫吸附法检测血淋巴内金属硫蛋白(MT)及酚氧化酶(PO)含量,可见光分光光度法检测过氧化氢酶(CAT)和总抗氧化能力(T-AOC)活性;利用激光扫描共聚焦显微镜观察不同浓度Cu2+胁迫下的第1、3、5代黑水虻6龄幼虫血细胞凋亡形态改变;透射电镜观察凋亡血细胞超微结构变化;流式细胞术检测血细胞凋亡率;彗星法观察血细胞DNA损伤情况。结果:(1)黑水虻幼虫血淋巴内Cu2+的累积量与饲料中Cu2+含量密切相关。幼虫血淋巴内Cu2+含量随Cu2+处理浓度和胁迫世代的增加而增加。当Cu2+浓度为1200mg/kg时,幼虫血淋巴内Cu2+含量在第5代达到最高值。(2)黑水虻幼虫血淋巴内抗氧化防御系统在低浓度时被激活,在高浓度时被抑制。当Cu2+浓度为75-300mg/kg时,幼虫血淋巴中MT、PO含量与CAT、T-AOC的酶活力均随着Cu2+处理浓度和世代的增加而呈现升高趋势;处理浓度在600-1200mg/kg范围内时,MT、PO含量与CAT、T-AOC的酶活力均随Cu2+处理浓度和世代增加而呈现降低趋势。(3)Cu2+可以诱导黑水虻幼虫血细胞发生凋亡。激光扫描共聚焦显微镜结果显示,随着Cu2+浓度和胁迫世代的增加,凋亡细胞核发生明显空洞、固缩、崩解,在1200mg/kg Cu2+处理浓度下,黑水虻幼虫凋亡血细胞的细胞核呈明显梅花状碎片。透射电镜结果显示,在75-300mg/kg时,血细胞的超微结构表现为胞质内线粒体和内质网明显增多,在600-1200mg/kg时,线粒体和内质网显著减少,溶酶体增多,高尔基体、核糖体等细胞器不明显,且在1200mg/kg Cu2+处理浓度时,细胞核有明显分裂现象;随着Cu2+胁迫世代的增加,细胞超微结构变化越明显,胁迫至第5代细胞核内染色质凝聚,核仁消失,胞质浓缩,细胞质内出现大量空囊泡,细胞器不明显,细胞膜伸出大量伪足,且内陷、破裂,有内容物外泄现象。黑水虻幼虫血细胞凋亡率随Cu2+浓度和世代增加呈上升趋势。同一世代内,早期凋亡率随着Cu2+浓度的增加而升高,不同处理浓度对中晚期凋亡率影响不显著;而同一浓度不同世代的Cu2+处理组间,早期凋亡率和中晚期凋亡率均随世代增加而升高。(4)Cu2+胁迫可导致黑水虻幼虫DNA损伤,随处理浓度及处理世代增加损伤程度增加,1200mg/kg Cu2+处理浓度下,第5代黑水虻幼虫DNA损伤最为明显,彗星实验呈现明显拖尾现象。结论:(1)Cu2+可以在黑水虻幼虫血淋巴中累积,且累积量随Cu2+浓度和世代的增加而增加。(2)低浓度(75-300mg/kg)Cu2+胁迫可以增强黑水虻幼虫血淋巴抗氧化酶活性,高浓度(600-1200mg/kg)Cu2+胁迫可以抑制其活性,且低浓度Cu2+处理组抗氧化酶活性随世代增加而增加,高浓度Cu2+处理组随世代增加而降低。(3)Cu2+可以诱导黑水虻幼虫血细胞发生凋亡,随着浓度和世代增加,凋亡细胞形态及结构发生明显改变,细胞早期凋亡率升高。(4)Cu2+胁迫可导致黑水虻幼虫DNA损伤,1200mg/kg处理浓度下第5代幼虫DNA具有明显拖尾现象。