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随着电力设施的大力建设和电子产品的广泛应用,50Hz极低频电磁场(Extremely low frequency electromagnetic fields,ELF-EMF)已经成为我们日常生活中接触最多的电磁场,包括电场和磁场,其对健康的影响也受到了广泛关注。但目前关于ELF-EMF暴露是否会对生物体造成影响、究竟会造成什么样的影响及其响应机制等系列问题都还存在较大的争议。因此,开展ELF-EMF的生物效应及作用机制研究,不仅有利于我们科学地认识和应用ELF-EMF,还能为ELF-EMF的防护和干预提供科学依据。 本论文通过在实验室内模拟50Hz、3mT极低频磁场(Extremely lowfrequency magnetic fields,ELF-MF)暴露环境,以模式动物果蝇为研究对象,利用表观观察及行为监测手段,从ELF-MF的暴露时间、果蝇的日龄、果蝇生物钟和神经递质相关基因的突变体(生物钟:cry、tim和per;神经递质:pale和gad)及果蝇群体四个方面入手,研究了ELF-MF暴露对果蝇繁殖能力、生长发育、及运动和睡眠两种行为活动的影响,并利用突变体、分子生物学、生理学及高通量测序等相关技术手段开展ELF-MF的作用机制研究。根据ELF-MF暴露可能存在的热效应作用机制,开展了35℃高温下ELF-MF对果蝇的影响及作用机制研究,探索ELF-MF暴露与温度胁迫之间的相关性。 本论文的研究结果认为ELF-MF对果蝇的繁殖、发育速度、活动和睡眠有一定的影响,但并不存在明显的世代累积效应;ELF-MF增强了小日龄果蝇的运动能力,降低其睡眠,但对大日龄果蝇的运动和睡眠则无影响,另一方面ELF-MF能够缓解大日龄果蝇的氧化损伤;ELF-MF暴露并不会改变生物钟基因cry、 tim及per突变及神经递质相关基因pale和gad突变对果蝇的活动和睡眠产生的影响,只是在基因突变影响的基础上对运动产生一些较弱的影响;光照下,一定强度的ELF-MF暴露能够改变果蝇负趋地性爬行的特性;ELF-MF暴露对果蝇转录组的影响表明,果蝇的热应激响应系统、表皮、体液免疫及先天免疫等都能对ELF-MF暴露做出积极的响应,且果蝇体内可能存在一些比磁受体蛋白(Magnetic receptorprotein,MagR,CG8198)对电磁场更为敏感的含铁或铁硫离子的蛋白;在35℃极端高温环境下,果蝇死亡速度加快,寿命缩短,昼夜节律失调,运动能力和睡眠质量都出现下降,这与其在高温下热应激和氧化应激反应增强,生物钟紊乱和神经递质合成受阻相关,ELF-MF暴露加剧了果蝇的高温损伤,两者存在明显的协同作用,但在具体响应途径上有所差异。综上所述,我们认为ELF-MF作为一种弱能量场,并不会改变基因突变、衰老、高温等不利因素对果蝇的固有影响,但却能够在一定程度上改变这些因素的损伤程度,ELF-MF的生物效应是生物体内多种作用因素相互动态平衡的结果。