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久效磷对马粪海胆(Hemicentrotus pulcherrimus)早期胚胎发育干扰作用研究

姚丹  
【摘要】: 近年来,人工合成化学物质的环境激素作用引起海洋生物的两性化,生殖器官异常,胚胎发育异常,性行为异常以及繁殖数量减少等报道不断增加,但关于我国大量使用的有机磷农药对海洋生物早期胚胎发育影响的报道却很少。因此,本文以青岛近海常见的海洋动物—马粪海胆(Hemicentrotus pulcherrimus)为实验对象,从形态学、发育生物学以及组织学等多个层次上研究了高毒性有机磷农药----久效磷对马粪海胆早期胚胎发育的干扰作用,为建立海洋生态系统中环境激素的筛选模型及快速有效的活体筛选方法提供基础资料。研究结果表明: (1)实验室人工受精和幼体培育条件下,马粪海胆由受精卵发育至二腕幼虫阶段需要36h。主要包括卵裂、囊胚、原肠胚、棱柱幼虫和二腕幼虫5个发育阶段。各阶段具体发育时间如下(pf: post fertilization):pf15min-pf1h30min:二细胞;pf1h30min-pf2h15min:四细胞;pf2h15min-pf3h:八细胞;pf3h-pf10h:多细胞;pf10h-pf12h:囊胚;pf12h-pf18h:原肠胚;pf18h-pf30h:棱柱幼虫;pf30h-pf36h:二腕幼虫。 (2) 0.01、0.10、1.00和10.00 mg·L~(-1)的久效磷可显著降低精子的受精率和受精质量,但对卵子的受精率均没有影响,并且将暴露过久效磷的精子或卵子分别与正常卵子或精子受精,所形成的胚胎都会在发育晚期出现延迟现象;0.01 mg·L~(-1)久效磷便可延迟胚胎发育,延迟现象自囊胚期开始出现,且胚胎发育时间随着暴露浓度的升高而延长,并出现大量畸形幼体及死亡个体,畸形率和死亡率也随久效磷浓度升高而增大,可见,久效磷对胚胎发育的毒性效应具有剂量-效应关系。 (3)采取阶段性暴露毒物的方法,依次在pf15min-pf12h、pf12h-pf18h和pf18-pf36h暴露久效磷。Pf15min-pf12h阶段暴露久效磷对胚胎发育无明显影响;pf18-pf36h阶段暴露久效磷,有少量畸形幼体出现,胚胎发育延迟;pf12—pf18h阶段久效磷的干扰最为显著,表现为产生畸形个体数量最多、胚胎发育所需时间最长,1.00 mg.L~(-1)久效磷可显著延迟原肠消化道的延伸,即使除去久效磷后,仍然不能正常发育,发育到二腕幼虫时期前侧腕的生长受到显著影响,并且久效磷的这种干扰作用具有剂量-效应关系;由此可见,囊胚至原肠胚阶段的胚胎对久效磷毒性作用最敏感。 (4)利用透射电镜观察处于性腺生长期雄性马粪海胆的精巢,1.00 mg·L~(-1)久效磷对马粪海胆精巢中生殖细胞的损伤表现为:精子顶体膜溶解;精子膜轻微水肿、断裂;精细胞核膜轻微水肿;精子和精细胞线粒体内嵴溶解、形成空泡。10.00 mg·L~(-1)久效磷的影响更为显著,会导致精巢生殖细胞内部线粒体严重肿胀、嵴消失、空泡化;通过电镜下读片观察,我们发现精巢中成熟精子极少,绝大多数精子包裹在生精细胞团中,分别停止在不同的发育阶段,同时出现大量畸形个体;核膜、细胞质膜溶解,精细胞核膜水肿现象更严重,部分发生溶解、断裂。另外,还出现卵黄的大面积空泡化,卵黄溶解。 综上,久效磷对马粪海胆的配子和胚胎都具有毒性效应。表现为降低精子受精率、精子和卵子的受精质量;延迟胚胎发育时间;干扰原肠消化道的延伸、前侧腕的生长,且久效磷对胚胎的上述毒性效应均具有剂量-效应关系。由于,海胆的配子和胚胎模型具有对久效磷的毒性作用敏感、早期胚胎发育时间短、通体透明易于镜检等特点,本文在国内外首次提出了把马粪海胆胚胎作为研究有机磷农药胚胎毒性的理想模式生物。


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