文昌鱼和玫瑰无须鲃的精子运动及其在污染物急性毒性检测中的应用

【摘要】：精子生物学的快速发展,为保护野生濒危物种和经济动物的人工繁殖研究提供了重要手段,还开辟了体外急性毒性检测的新领域。本文对青岛文昌鱼(Branchiostoma beicheri tsingtauense)和玫瑰无须鲃(Puntius conchonius)精子运动启动的机理和影响因子进行了研究。在此基础上,把玫瑰无须鲃的精子应用于水胺硫磷(isocarbophos)和甲基异柳磷(isofenphos-methyl)的细胞毒性检测中,建立了用鱼类精子体外检测有机磷农药急性毒性的方法体系。 首先,我们探讨了外界环境因素对青岛文昌鱼精子启动及运动的影响,发现:(1)文昌鱼精子的运动启动属于高渗调节类型,低渗或等渗电解质和非电解质溶液均不能激发精子运动;(2)只有Ca~(2+)存在的条件下,高渗溶液才能启动精子的运动;(3)当Ca~(2+)添加到含有EGTA的无Ca~(2+)溶液后,被抑制的精子恢复运动,说明Ca~(2+)和高渗是精子运动启动必不可少的外部因素;(4)精子运动的启动需要Ca~(2+),而L-钙离子通道抑制剂异搏啶(verapamil)却不能抑制精子运动的启动;(5)钾离子通道抑制剂奎宁(quinine)和4-氨基吡啶(4-aminopyridine)显著抑制精子的运动,但不影响精子运动的启动,它们的抑制作用是可逆的,说明钾离子通道参与精子运动过程的调节。(6)只有在Ca~(2+)存在的情况下,溶液pH的变化才影响精子运动,而不影响运动的启动。基于这些结果,我们认为高渗和Ca~(2+)协同作用启动文昌鱼精子运动,钾离子和溶液的pH是维持精子运动必不可少的外部因素。此外,通过计算机辅助精子分析(CASA)系统,首次成功地定量分析了文昌鱼的精子运动。随着精子在海水中激活时间的延长,运动速度快速降低、轨迹的直径变小,可能与精子细胞内ATP的消耗和Ca~(2+)的积累有关。 其次,我们研究了外界环境因子对玫瑰无须鲃精子启动及运动的影响,主要观察结果是:(1)无论是水、双蒸水还是其他低渗的电解质(NaCl、KCl)和非电解质(mannitol)溶液,均能激发精子运动的启动,说明精子运动属于低渗调