沙蚕毒素类杀虫剂对斑马鱼的发育和生殖毒性

摘要

沙蚕毒素类杀虫剂是应用最为广泛的一类杀虫剂之一。本论文以斑马鱼为模式生物,系统研究了沙蚕毒素类杀虫剂对成鱼的急性毒性以及对胚胎的发育毒性和致畸效应。试验结果表明:98％杀螟丹原药、18％杀虫双水剂、90％杀虫胺原药、83.7％杀虫环原药和沙蚕毒素对成鱼的96小时急性毒性LC50分别为0.280、28.8、36.7、0.172和0.444mg/L。98％杀螟丹原药、95.5％杀虫双纯品、18％杀虫双水剂、99％杀虫单纯品、90％杀虫胺原药、83.7％杀虫环原药和沙蚕毒素染毒都能抑制胚胎孵化,并且产生脊索弯曲、胚胎白化等相同表型,并且随着浓度的增加,各个部位异常症状出现的先后顺序具有很强的相似性。同时这几种杀虫剂都能抑制鱼鳔的正常充气膨大。对胚胎96小时致死中浓度分别为0.459、＞128、12.5、＞128、19.4、0.0879和0.119mg/L。对胚胎脊索形成抑制中浓度分别为0.0300、63.0、0.532、＞128,0.578、0.00244和0.0127mg/L。脊索弯曲基本上是评价沙蚕毒素系列杀虫剂的最敏感指标,部分最低作用浓度甚至达到ppb级甚至更低,抑制中浓度相比于成鱼急性毒性致死中浓度普遍低两个数量级左右。因此根据成鱼急性毒性试验得到的结果是沙蚕毒素系列杀虫剂(包括沙蚕毒素)对鱼类普遍低毒,而据胚胎试验表明这类农药对鱼类普遍高毒.
　　 由于沙蚕毒素类农药本身分子结构的相似性和该类农药对斑马鱼胚胎造成相同的表型,作者认为该类农药具有相同的作用方式。故选用了杀螟丹作为典型进一步研究了其作用机制。脊索弯曲的试验结果表明,胚胎自发运动在脊索弯曲形成过程中起着重要作用,并且脊索弯曲部位和敏感性与染毒阶段相关。0.0250mg/L及以上浓度的杀螟丹抑制赖氨酰氧化酶活性,并呈剂量-效应关系.而0.100mg/L及以上浓度染毒上调了该基因的表达水平.由于本研究中脊索弯曲表型与文献中赖氨酰氧化酶基因沉默后表型相似,因此推测赖氨酰氧化酶是本论文中导致脊索弯曲的靶标.胚胎白化试验结果表明,0.0500mg/L及以上浓度的杀螟丹染毒抑制酪氨酸酶活性,并呈浓度-效应关系,并且在相同浓度下染毒,该基因表达水平上调.基于酪氨酸酶在黑色素形成过程中的关键作用,作者认为酪氨酸酶是本论文中导致胚胎白化的靶标.胚胎孵化试验结果表明,杀螟丹对胚胎孵化腺形成和孵化酶的活性无影响,而影响卵膜的消解,同时在胚胎孵化前去除杀螟丹可有效提高胚胎孵化率,因此作者认为本论文中胚胎孵化受阻是因为孵化酶的释放受抑制所导致。
　　 通过测定杀螟丹对斑马鱼一些重要器官形态发生的影响,结果表明,0.100mg/L及以上浓度的杀螟丹染毒影响斑马鱼胚胎中枢神经神经元的分化增殖,造成胚胎体节间血管变细并且排列混乱.0.0500mg/L及以上浓度杀螟丹处理抑制胚胎颅面软骨形成,造成部分软骨组成变得短小,并且影响胚胎肝脏和肠道的形态发生.
　　 本研究还测定了杀螟丹和沙蚕毒素对斑马鱼生殖的影响。试验结果表明,0.0150mg/L及以上浓度的杀螟丹和沙蚕毒素染毒轻微提高了雄鱼性腺指数,而0.0250mg/L及以上浓度的杀螟丹染毒降低了雄鱼精子活力三成以上,并且0.0150mg/L及以上浓度的杀螟丹降低亲鱼的繁殖力,对亲鱼交配次数和总产卵量都有明显影响.