转Bt基因水稻秸秆对小鼠血相、血生化、血液粘度的影响

来源 :山东农业科学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:roadog212
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  摘要:将转Bt基因水稻秸秆粉与小鼠普通饲料成分按质量比1∶3混合喂养小鼠90 d,探讨转Bt基因水稻秸秆对小鼠血相、血生化、血液粘度的影响。结果表明:试验组和对照组小鼠的血相、血生化和血液流变学等相关指标均差异不显著。由此证明转Bt基因水稻秸秆对小鼠无毒副作用,该秸秆可安全地作为牛等家畜动物的越冬饲料。
  关键词:转Bt基因水稻秸秆;小鼠;血相;血生化;血液粘度
  中图分类号:S816.35 文献标识号:A 文章编号:1001-4942(2016)11-0129-05
  Abstract The rats were fed with mixed feeds composed of straw powder of Bt transgenic rice and ordinary forage with the mass ratio of 1∶3 to study the effects of Bt transgenic rice straw on hemogram, blood biochemistry and blood viscosity. The results indicated that there was no significant difference on several parameters including hemogram, blood biochemistry and hemorheology between treatment group and control. In conclusion, the Bt transgenic rice straw had no negative effects on rats and could be used as overwintering feeds for livestock like cow.
  Keywords Bt transgenic rice straw; Rat; Hemogram; Blood biochemistry; Blood viscosity
  水稻是全球主要粮食作物,现有100多个国家种植,其中亚洲的产量占世界水稻总产量的92%,而我国就占世界稻谷产量的31%[1]。然而,水稻在种植过程中因长期遭受病虫害的严重侵袭而造成大量减产。为保证高产丰收,人们大量使用化学农药等传统防治方法杀灭害虫。虽然这给人类带来了粮食增产,但严重破坏了生态平衡,导致农业生态系统退化,稻谷农药残留超标,严重威胁人畜健康[2]。所以,在农业生产中,采用现代生物工程技术科学地解决这一问题就显得尤为重要,转Bt基因水稻也应运而生。
  Bt蛋白是由广泛分布于土壤中的革兰氏阳性细菌所表达的蛋白,该细菌的芽孢在形成过程中会产生一种伴孢晶体蛋白(insecticidal crystal protein,简称ICPs),此蛋白针对鞘翅目和鳞翅目昆虫具有一定杀虫活性[3]。为使植物细胞能合成ICPs,从而使其具有抗虫特性,可以通过从苏云金芽孢杆菌中分离出Bt蛋白的编码基因ICPs并导入植物中,目的是为了更好地利用这种天然杀虫资源,这是迄今全球应用最广泛的杀虫措施之一[4],转Bt基因水稻就是通过这种方式获得。转Bt基因水稻抗虫蛋白的表达能够减少农药施用量,在我国粮食安全保障中具有重要地位[5]。2009年,我国转Bt基因作物种植面积约为0.38亿公顷,居世界第五位[6]。我国转Bt基因水稻于1998年开始在田间试验,目前正处在安全评价阶段。华中农业大学于2009年研发的转CrylAb/CrylAc基因水稻华恢一号和“Bt汕优63”已获得国家安全证书,并获准在湖北和山东两省种植,即将进入商业化生产[7]。随着转Bt基因水稻的大面积种植,不可避免会有越来越多的转Bt基因水稻秸秆产生,而水稻秸秆在南方是牛等家畜动物越冬的重要饲料来源,因此对转Bt基因水稻秸秆的安全性评价就显得格外重要。
  本试验将转Bt基因水稻秸秆和普通饲料成分按质量比1∶3配制成转Bt基因水稻秸秆饲料,饲养小鼠90天,测定其血相、血生化和血液粘度三项血液参数,分析转Bt基因水稻秸秆对小鼠血液的长期效应,以期为转Bt基因水稻秸秆作为牛等家畜动物越冬饲料的安全评价提供科学依据。
  1 材料和方法
  1.1 试验材料
  1.1.1 水稻秸秆 转Bt基因水稻汕优63的秸秆由湖南科技大学生命科学学院提供。
  1.1.2 饲料 普通饲料,湖南斯莱克景达实验动物有限公司的B级小鼠饲料,许可证编码为SCXK[湘] 2009-0009,主要营养成分:粗蛋白>20%,粗脂肪>4%,粗纤维<5%,粗灰粉<8%,含水量<10%,钙 1.0%~1.8%,磷 0.6%~1.2%。
  转Bt基因水稻秸秆饲料:将转Bt基因水稻秸秆进行超微粉碎,和普通饲料按质量比1∶3均匀混合制备而成。
  普通饲料和转Bt基因水稻秸秆饲料都保存在通风、清洁、干燥的地方。
  1.1.3 试验动物与分组 3周龄SPF级昆明小鼠(ICR),购自湖南斯莱克景达实验动物有限公司,雌雄各30只,每只体重约16 g,上下浮动不超过2 g,许可证编码为SCXK[湘]2013-0004。雌性和雄性均分试验组和对照组,数量各半,试验组以转Bt基因水稻秸秆饲料为食,对照组以普通饲料为食,其余饲养条件一致。饲养周期为90天,温度为(23±2)℃。
  1.1.4 仪器与试剂 Elisa试剂盒(南京建成),镊子,注射器,载玻片,EP管,抗凝收集管,离心机(Eppendorf AG,German),超低温冰箱,酶标仪(ELX800,Bio Tek Instruments Inc.,USA),全自动动物血液细胞分析仪(BC-2800,Mindray),全自动血流变仪(LBY-N6C,普利生),全自动生化分析仪(OLYMPUS,AU-400)。   1.2 试验方法
  1.2.1 Bt蛋白含量的测定 取干燥水稻秸秆1 g于研钵中,加适量液氮研磨,加入10 mL PBS充分溶解,取1 mL离心,将离心后的上清液用Elisa试剂盒测定秸秆中Bt蛋白含量。饲料中Bt蛋白含量的测定方法同上。
  1.2.2 小鼠血相参数的测定 经过90天饲养,从雌性和雄性的对照组和试验组四组中分别随机挑选5只小鼠,活鼠断尾采血(只需一滴即可),将一滴血滴在洁净的载玻片上,利用全自动动物血液细胞分析仪检测白细胞数目、淋巴细胞数目等18项指标。逐只断尾检测,依次标记序号和组别。
  1.2.3 小鼠血液粘度和生化参数的测定 喂养90天后,从雌性和雄性的对照组与试验组四组小鼠中分别随机挑选5只小鼠,脱颈处死,立即用镊子摘除眼球采血。取1.5 mL全血加入到抗凝收集管,立即上下反复颠倒,使血液与管壁抗凝剂充分接触,在18~25℃下静置20 min,保证不含气泡,加样量必须高于1 mL,利用全自动血流变仪在37℃环境下测量血液粘度。剩下所有全血用2 mL EP管收集,3 000 r/min离心12 min,用注射器收集血清,标注标签后放在冰箱-20℃冷冻储存,备用。利用全自动生化分析仪测定总蛋白(TP)、碱性磷酸酶(ALP)等8项小鼠血清的生化指标。
  1.3 数据分析
  试验各项数据均用Microsoft Excel 2010和SPSS 18.0软件单因素ANOVA进行统计学分析。
  2 结果与分析
  2.1 Bt蛋白含量的测定
  经测定得出Bt蛋白含量的标准曲线为y=0.0355x+0.1056,R2=0.9983,通过标准曲线计算出1 g转Bt基因水稻秸秆中Bt蛋白含量为534.461 ng,1 g转Bt基因秸秆饲料中Bt蛋白含量为92.20657 ng。对照组饲料中未检测到Bt蛋白。
  2.2 转Bt水稻秸秆对小鼠血相的影响
  表1统计结果发现,白细胞、红细胞、淋巴细胞数目及平均红细胞体积、平均红细胞血红蛋白含量、红细胞分布宽度变异系数、血小板分布宽度,无论雌性或雄性,试验组均高于对照组;中性粒细胞数目、淋巴细胞百分比、中性粒细胞百分比、红细胞压积,无论雌性或雄性,试验组均低于对照组。但所有18个血相指标,试验组与对照组间均无显著性差异(P>0.05)。总体来看,转Bt基因水稻秸秆对小鼠血液血相指标不产生明显影响。
  2.3 转Bt水稻秸秆对小鼠血生化的影响
  表2统计发现,谷丙转氨酶、ALT/AST、白蛋白比值这三项参数,无论雌性或雄性,试验组都高于对照组,但是差异不显著(P>0.05);乳酸脱氢酶无论雌性或雄性,试验组均低于对照组,但是差异不显著(P>0.05)。
  2.4 转Bt水稻秸秆对小鼠血液粘度的影响
  血浆浓度,雌性试验组略微低于雌性对照组,雄性试验组高于雄性对照组,但都不具有显著性差异(P>0.05)。全血粘度,低切和中切条件下,相差很小,高切条件下,雌性试验组高于雌性对照组,雄性试验组略微低于雄性对照组,但都不具有显著性差异(P>0.05)。具体见表3。
  3 讨论与结论
  血常规检查是临床上最基础的化验检查之一,能发现细胞数量和形态的变化,常帮助发现全身性疾病的早期迹象,帮助临床病情诊断[8]。血常规各项指标不仅可以直接诊断血液学疾病,也可间接推测机体组织器官的病变情况。血液中包含白细胞、红细胞和血小板三大类功能细胞,对这三类细胞的分析是研究血液变化的重要基石。白细胞能够吞噬入侵物质并产生抗体抵抗病原菌,具有对疾病的免疫抵抗力、对病菌的抵御力和机体受伤后的恢复力。因此,白细胞数目(WBC)对于机体损伤、血液病变、器官中毒等都是非常重要的指示参数。本试验结果表明,白细胞数目无论雌性或雄性,试验组均略高于对照组,但均不具有显著性差异,可推断转Bt基因水稻秸秆不会引起小鼠血液病变。红细胞数目(RBC)与红细胞压积(HCT)综合分析可以共同鉴别红细胞增多症、减少症或正常。本试验结果表明, RBC与HCT两个参数无论雌性或雄性,均不具有显著性差异,说明转Bt基因水稻秸秆不会引起小鼠血液中红细胞数目的变化。血红蛋白浓度(HBG)是指示是否贫血的最重要参数,而平均红细胞血红蛋白含量(MCH)、平均红细胞体积(MCV)、HCT、平均红细胞血红蛋白浓度(MCHC)及红细胞分布宽度变异系数(RDW)是关乎具体贫血类型的相关参数。本试验结果表明, HBG、HCT、MCV、MCH、MCHC、RDW六个参数无论是雌性或者雄性,均不具有显著性差异,可知,转Bt基因水稻秸秆不会引起小鼠贫血现象的发生。血小板(PLT)是维持生物体保持稳定止血功能的重要因子,与平均血小板体积(MPV)和血小板分布宽度(PDW)联合鉴别血小板增多症、减少症或正常。本试验结果表明,关于PLT、MPV和PDW无论是雌性或者雄性,均不具有显著性差异。由此可知转Bt基因水稻秸秆对小鼠血小板不产生影响。
  血液生化指标是毒理学研究中必不可少的检测项目,田辉等[9]研究指出:血液学、血液生化指标是反映动物健康与否的重要而敏感的指标,根据血液学及其生化指标的改变及改变程度与剂量的关系,可以反映测试物影响动物病变的性质和程度,是动物实验中重要的基础数据。血液生化指标各项参数的变化可指示遭受毒害或病害的相关器官。总蛋白(TP)是机体内的蛋白混合物,是重要的运输载体,具有维持渗透压的功能,同时也是机体营养状况的重要指标。肝实质细胞能够合成白蛋白(ALB),当肝脏受到损伤甚至产生病变,肝细胞便不能正常行使合成蛋白质的功能,导致血浆中白蛋白含量随之减少。机体在肝脏中可以合成胆固醇(TC),当肝脏病变时,胆固醇含量会下降。因此结合TP、ALB和TC可作为评价生物体营养状况和肝功能的参数。本试验结果表明,TP、ALB和TC无论是雌性还是雄性都不具有显著性差异,可推断转Bt基因水稻秸秆对小鼠的营养状况和肝功能均无不良影响。碱性磷酸酶(ALP)是一种磷酸单酯酶,大多分布于机体组织与体液里,而血清中ALP绝大部分来自骨骼、肝胆系统与肠道,是肝脏与骨骼问题的重要指示参数。本试验结果表明, ALP无论是雌性还是雄性小鼠均不具有显著性差异,可知转Bt基因水稻秸秆对小鼠的骨骼和肝脏未造成影响。尿素(UREA)作为蛋白质分解的终极产物之一,会经过血液运输达到肾小球,经滤过作用后随尿液排出体外,因此尿素也可以作为肾功能的一个重要指标。本试验结果表明,UREA无论是雌性还是雄性小鼠均不具有显著性差异,说明转Bt基因水稻秸秆对小鼠的肾脏无毒害作用。谷草转氨酶(AST)大多数位于肝脏中,当肝脏发生病变时,血清中AST的浓度会升高;谷丙转氨酶(ALT)大多数分布在肝细胞质内,它在细胞质内的浓度比血清中的浓度高几千倍,1%的肝细胞死亡便可引起血清中ALT酶活增加一倍,因此ALT是肝功能损伤的最敏感指标;乳酸脱氢酶(LDH)是糖酵解途径中的关键代谢酶,可催化乳酸转化为丙酮酸,在肾脏、肝脏和心脏中含量较高。本试验结果表明,对于AST、ALT和LDH,无论是雌性还是雄性小鼠均不具有显著性差异,可知转Bt基因水稻秸秆对小鼠的肝脏无影响。   高血压、血脂和糖尿病等疾病有个共同的病理基础,那就是血液流变学的异常变化,作为血液流变学最重要的指标——血液粘度,与这些心脑血管疾病联系异常紧密。血液粘度高低能反映血液循环优劣或血液供应多少,血液粘度增加,循环阻力升高,血流速度减慢,必然导致器官和组织尤其是微循环灌流量下降,造成缺血缺氧,影响组织的代谢和功能,从而导致疾病发生[10]。因此血液粘度这个血液流变学的重要指标也是动物毒理学研究的一个重要参数。高切全血粘度值是在红细胞形变作为血液流动的主导因素下的测定值,低切全血粘度值是在红细胞汇聚作为血液流动的主导因素下的测定值。本试验结果表明,全血粘度、低切全血粘度和高切全血粘度,雌性和雄性的试验组与对照组都不具有显著性差异,说明转Bt基因水稻秸秆对红细胞的形变与聚集没有影响,这与血相中红细胞指标结果互相映证。血浆粘度在某种程度上可以说决定了全血粘度,前者的增加会直接使后者也增加。并且血浆粘度是恒定的常数,不随切变率的改变而改变。本试验结果表明,无论是雌性还是雄性血浆粘度都不具有显著性差异,可见转Bt基因水稻秸秆对小鼠的血液粘度无影响。
  综上,经过90天饲喂,小鼠无论是雌性还是雄性,在血相、血生化和血液粘度方面,转Bt基因水稻秸秆对其均无显著影响,说明转Bt基因水稻秸秆对小鼠血液的长期效应没有影响,由此证明转Bt基因水稻秸秆可以作为牛等家畜动物的越冬饲料使用。
  参 考 文 献:
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