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三种三唑类手性农药在斑马鱼体内的生物富集行为和毒性效应研究

王瑶  
【摘要】:研究手性三唑类杀菌剂的生物富集行为和毒性效应是全面评价手性三唑类杀菌剂在水生生物中的环境归趋和毒性效应不可或缺的部分,然而,目前对这一部分的研究十分有限。在本论文中,研究了己唑醇、氟环唑和烯唑醇在斑马鱼体内的生物富集行为和毒性效应。此外,利用代谢组学的研究策略和组织病理学检查的表观评价方法研究了己唑醇对映体和氟环唑对映体暴露对斑马鱼的毒性效应。将成年斑马鱼暴露于100μgL/1和200 μg L/1己唑醇溶液中21天,研究了己唑醇在斑马鱼体内的生物富集过程。利用LC-MS/MS建立了己唑醇对映体含量的仪器分析方法。结果得到,己唑醇在斑马鱼体内的生物富集过程是对映体选择性的,(-)-己唑醇要比(+)-己唑醇更容易在斑马鱼体内发生富集。将成年斑马鱼暴露于50 μgL-1和200 μgL-1己唑醇溶液中21天,研究了己唑醇暴露处理对于斑马鱼的毒性效应。利用抗氧化酶活性评价方法,考察了己唑醇暴露处理对斑马鱼肝脏氧化应激发生的影响。结果表明,己唑醇溶暴露处理引起斑马鱼肝脏中SOD、CAT和GPx活性和GSH含量的显著性下调,说明己唑醇的暴露处理促使在斑马鱼肝脏中发生了氧化应激。通过对细胞凋亡路径上一系列相关基因表达情况进行分析,考察了己唑醇暴露处理对于斑马鱼肝脏细胞凋亡过程发生的影响。结果表明,己唑醇暴露处理引起了促细胞凋亡过程的基因p53、Puma、Apaf-1、caspase-3和caspase-9的表达显著性上调,Bcl-2/Bax的比值显著性下调,说明己唑醇暴露处理诱发了斑马鱼肝脏细胞凋亡过程的发生,且该过程的发生依赖于caspase的参与。将成年雄性斑马鱼暴露于100 μg/1和1000 μL-1的氟环唑溶液中21天,研究了氟环唑在斑马鱼体内的生物富集过程和氟环唑暴露处理对斑马鱼的毒性效应。利用LC-MS/MS建立了氟环唑对映体含量的仪器分析方法。结果得到,氟环唑在斑马鱼体内的生物富集过程是对映体选择性的,(+)-氟环唑要比(-)-氟环唑更容易在斑马鱼体内发生富集。利用基于1H核磁的代谢组学分析方法,考察了氟环唑暴露处理对斑马鱼代谢轮廓的影响。结果表明,100 μg L-1和1000 μgL/1的氟环唑暴露处理引起了斑马鱼两种相似的但不完全相同的内源性代谢物代谢轮廓的改变,这些改变都是有关于能量代谢、脂质代谢和氨基酸代谢的。通过对斑马鱼肝脏的线粒体呼吸链、ATP合成和脂肪酸β-氧化相关基因的表达情况进行分析,研究了氟环唑暴露处理扰乱斑马鱼能量代谢的机理。结果表明,氟环唑的暴露处理对于斑马鱼线肝脏的粒体呼吸链、ATP合成和脂肪酸的β-氧化相关基因的表达都有抑制作用。将成年雄性斑马鱼暴露于70 μg L/1和300 μg L/1的烯唑醇溶液中21天,研究了烯唑醇在斑马鱼体内的生物富集过程和烯唑醇的暴露处理对斑马鱼的毒性效应。利用LC-MS/MS建立了烯唑醇对映体含量的仪器分析方法。结果得到,烯唑醇在斑马鱼体内的生物富集过程是不具有对映体选择性的。利用基于1H核磁的代谢组学分析方法,考察了烯唑醇暴露处理对于斑马鱼代谢轮廓的影响。结果得到,相比于空白对照组,70 μgL-1的烯唑醇暴露处理引起了缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、丙氨酸、乳酸和胆碱含量的显著性上调,葡萄糖、肌酸和牛磺酸含量的显著性下调;300 μg L-1的烯唑醇暴露处理引起了葡萄糖和肌酸含量的显著性下调。以上结果说明,烯唑醇的暴露处理扰动了斑马鱼的能量代谢、氨基酸代谢和脂质代谢。利用苏木精-伊红染色方法对斑马鱼肝脏、睾丸和脑进行了病理学分析,考察了烯唑醇暴露处理对斑马鱼的组织损伤情况。结果表明,在70 μg L-1和300 μg L-1的烯唑醇暴露处理组中,在肝切片中观察到了肝细胞肿胀和空泡的形成,在睾丸切片中观察到了精子数目的减少,在脑切片中未见病理学损伤。将斑马鱼分别暴露于100 μgL-1和1000 μgL-1的己唑醇对映体和氟环唑对映体溶液中21天,研究其对斑马鱼代谢轮廓和组织病理学的影响。利用基于1H核磁的代谢组学分析方法,考察了己唑醇对映体和氟环唑对映体分别暴露处理对于斑马鱼代谢轮廓的影响。结果得到,己唑醇对映体的暴露处理扰动了斑马鱼的能量代谢、氨基酸代谢和脂质代谢,但(+)-己唑醇和(-)-己唑醇暴露处理引起斑马鱼代谢轮廓改变的机制存在差异;氟环唑对映体的暴露处理扰动了斑马鱼的能量代谢、氨基酸代谢和脂质代谢,但(+)-氟环唑和(-)-氟环唑暴露处理引起斑马鱼代谢轮廓改变的机制存在差异。利用苏木精-伊红染色方法对斑马鱼脑、肝脏、睾丸和卵巢进行了病理学分析,考察了己唑醇对映体和氟环唑对映体分别暴露处理对于斑马鱼的组织损伤情况。结果表明,在高低两个暴露剂量下,己唑醇对映体暴露处理都引起了雌性斑马鱼和雄性斑马鱼肝细胞的肿胀并伴随有肝脏空泡的出现。并且,己唑醇对映体高低剂量的暴露处理在雄性斑马鱼中引起的肝损伤要比在雌性斑马鱼中引起的肝损伤更为严重。在高低两个暴露剂量下,己唑醇对映体暴露处理都引起斑马鱼睾丸中非细胞区域的面积呈现浓度依赖性增大和雌性斑马鱼卵巢成熟卵细胞的增多。在高低两个暴露剂量下,己唑醇对映体暴露处理组中,都未见斑马鱼脑切片出现病理学损伤。在高低两个暴露剂量下,氟环唑对映体暴露处理都引起了雌性斑马鱼和雄性斑马鱼肝细胞的肿胀并都伴随有肝脏空泡的出现。在高低两个暴露剂量下,氟环唑对映体暴露处理都引起了斑马鱼睾丸中非细胞区域的面积增大,雌性斑马鱼卵巢的卵细胞未见有明显改变。在高低两个暴露剂量下,氟环唑对映体暴露处理组中,都未见斑马鱼脑切片出现病理学损伤。己唑醇对映体和氟环唑对映体暴露处理都扰动了斑马鱼的能量代谢、氨基酸代谢和脂质代谢,同时都造成了肝脏和性腺的病理学损伤,说明己唑醇对映体和氟环唑对映体暴露处理对斑马鱼代谢轮廓和组织病理学的影响具有相似性。


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