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《陕西师范大学》 2016年 硕士论文
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氟化物对中华大蟾蜍和中国林蛙生长发育的毒理效应研究

王明  
【摘要】:氟是动物发育过程中必需的微量元素之一,适量的氟摄入可以促进动物生长发育,但过多的氟摄入会扰乱机体的正常生理代谢,对机体造成毒性损伤,如氟斑牙、氟骨病以及肝、肾和甲状腺等器官结构和功能的损伤。随着工业化的快速发展,人类生活范围的扩大,生活及工业生产排出的大量污水致使水体中氟浓度持续升高。据报道,污染的水体中氟浓度已普遍高达49 mg/L,在某些地区甚至高至96.8 mg/L。目前,氟化物对两栖类动物的毒性影响研究报道较少。中华大蟾蜍(Bufo gargarizan)和中国林蛙(Rana chensinensis)是我国广泛分布的两栖类物种,其胚胎及幼体对水污染异常敏感。本研究选取这两种蛙为研究对象,探究氟化物对两栖类动物生长发育的影响。本研究将中华大蟾蜍幼体从G26期(后肢芽发育期)至G46期(变态完成期)暴露于不同浓度的氟溶液中(0.68、4.63、21.42、43.16和61.26 mg/L),中国林蛙从胚胎期(G7)开始暴露于氟溶液中直至G46期。采用生物统计学方法、组织病理学方法、分子生物学方法等多种实验手段来检测氟化物的毒理效应。主要研究结果如下:1.慢性暴露实验结束时,对照组、0.68、4.63、21.42和43.16 mg/L氟离子处理组中蟾蜍幼体死亡率分别为2.50%、2.50%、3.33%、11.67%和34.17%。而在氟离子浓度高达61.26 mg/L时,致使幼体死亡率在暴露早期就高达100%。暴露于氟离子浓度为21.42和43.16 mg/L的幼体死亡率呈现时间特异性变化,死亡率在暴露早期急剧上升,随着暴露时间的延长最终趋于稳定状态。该研究结果表明早期幼体比晚期幼体对氟化物毒性更敏感,幼体对氟化物的毒性呈现出相应的驯化和恢复效应。2.蟾蜍幼体暴露于氟离子溶液20天后和40天后,与对照组相比,43.16 mg/L氟离子显著抑制了蟾蜍幼体体重、体长、全长和发育时期的增长。结果表明该浓度的氟离子可致使蟾蜍幼体的生长受到显著抑制。3.在同一时间节点43.16 mg/L氟处理的蟾蜍幼体未能生长至G46期。利用双染色技术检测氟对G46期蟾蜍幼体骨骼发育的影响,结果显示4.63 mg/L氟离子可促进幼体骨骼的发育,而21.42 mg/L氟离子则会抑制幼体骨骼的发育。4.暴露70天后,对照组蟾蜍幼体到达G42期(变态高峰期)的比率高达50%。不同浓度氟离子处理组的蟾蜍幼体变态率均受到影响,其中43.16 mg/L处理组影响最为显著,变态率仅为17.78%;0.68、4.63和21.42 mg/L氟离子中蟾蜍幼体变态率分别为42.22%、41.11%和26.67%。结果显示高浓度氟化物显著抑制蟾蜍幼体的变态发育。5.采用组织病理学方法检测氟对G42期蟾蜍幼体甲状腺结构的损伤。暴露于43.16 mg/L氟离子致使幼体甲状腺滤泡上皮细胞排列松散不规则,并且甲状腺滤泡中出现部分胶质降解。荧光实时定量PCR技术检测不同浓度氟离子处理的G42期幼体各组织中甲状腺系统相关基因(Dio2、Dio3、TRα和TRβ)的表达变化,发现暴露于21.42和43.16 mg/L氟离子引起G42期蟾蜍幼体的肝脏、尾和后肢中Dio2、 Dio3、TRα和TRβ表达水平显著下调。6.林蛙慢性暴露实验中,所有氟离子处理组均呈现出不同程度的胚胎畸形,主要表征为体轴弯曲,水肿和背腹部褶皱等。此外,暴露于19.62和42.41 mg/L氟离子林蛙胚胎的生长发育受到显著抑制。7.慢性暴露15天后,19.62和42.41 mg/L氟离子显著抑制了林蛙幼体体重和体长的增长。暴露30天后,42.41 mg/L氟离子处理组林蛙幼体依然呈现体重和体长的生长受到显著抑制。此外,暴露于42.41 mg/L氟离子林蛙幼体的变态发育也显著延迟。综上所述,氟浓度高于40 mg/L会对中华大蟾蜍和中国林蛙的生长发育造成显著影响,主要表现为生存率降低,胚胎畸形,幼体生长、发育及变态迟滞,甲状腺结构破坏,甲状腺系统相关基因表达水平下调等。我们推测氟化物毒理效应与高浓度氟导致的两栖动物甲状腺分泌系统扰乱相关,为进一步探究氟化物对两栖类生物的毒理效应提供了一定的参考依据。


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