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三种三唑类杀菌剂对斑马鱼的内分泌干扰效应研究

喻亮  
【摘要】:三唑类杀菌剂是最重要的一类杀菌剂,因为其高效广谱的抗菌活性而在水稻、蔬菜和水果等作物上广泛使用。其作用机理是通过抑制P450酶(CYP51)抑制羊毛甾醇向麦角甾醇的转化从而破坏菌体的细胞膜。然而三唑类杀菌剂还能抑制其他P450酶从而引起各种不良效应,有研究报道部分三唑类杀菌剂能够改变受试生物体内的激素浓度水平和相关基因的表达水平从而表现出内分泌十扰效应。本文采用模式生物斑马鱼为受试生物,研究了我国使用量最大的三唑类杀菌剂戊唑醇,近几年才被登记使用的苯醚甲环唑和降解半衰期较长的己唑醇三种三唑类杀菌剂对斑马鱼内分泌的十扰效应。 三种杀菌剂对斑马鱼成鱼的急性毒性和对胚胎的急性毒性和致畸效应实验结果表明:戊唑醇、己唑醇和苯醚甲环唑对成鱼的LC50(96h)值分别为18.4,4.48和2.3mg/L;表明戊唑醇对斑马鱼成鱼的毒性为低毒,而已唑醇和苯醚甲环唑为中毒。三种杀菌剂对斑马鱼胚胎6-120hpf染毒,戊唑醇、己唑醇和苯醚甲环唑对斑马鱼胚胎-幼鱼的LCso值分别为10.03mg/L,7.07mg/L和1.7mg/L,表明斑马鱼胚胎比成鱼更敏感。三种杀菌剂对斑马鱼胚胎-幼鱼具有一定的致畸效应,能够引起斑马鱼胚胎-幼鱼卵黄囊水肿、心包水肿、脊索弯曲和游囊关闭等畸形现象,但是只有苯醚甲环唑的致畸效应比较显著。 针对鱼类内分泌系统的下丘脑-垂体-甲状腺轴,研究了三种三唑类杀菌剂对斑马鱼胚胎6-120hpf染毒后幼鱼总甲状腺激素T3和T4的影响,并测定其甲状腺轴上相关基因的表达水平,探讨三种杀菌剂对斑马鱼幼鱼的甲状腺内分泌的干扰效应及其可能的干扰机制。结果表明三种三唑类杀菌剂均对斑马鱼幼鱼具有一定的甲状腺内分泌干扰效应。三种杀菌剂都能造成幼鱼体内总T3浓度水平和甲状腺轴相关基因表达水平的显著升高,而戊唑醇和己唑醇暴露还能引起斑马鱼幼鱼体内总T4浓度水平显著降低。推测其甲状腺内分泌十扰效应是通过诱导甲状腺激素转运蛋白(TTR)、尿苷二磷酸葡萄糖醛酸基转移酶(UGT1ab)和脱碘酶(Dio1和Dio2)基因表达水平的升高以加速T4转化为T3并增加T4的清除和代谢,从而造成斑马鱼幼鱼总T4浓度水平降低和总T3浓度水平升高。降低的T4浓度水平通过负反馈调节机制诱导促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)、促甲状腺激素(TSHβ)和钠/碘同向转运体(NIS)基因转录水平的显著升高以促进T4的合成与分泌来试图维持体内甲状腺激素内环境的稳定。而甲状腺激素受体TRa和TRβ基因转录水平不同程度的提高可能是对T3浓度水平增高的响应机制。 针对鱼类内分泌系统的下丘脑-垂体-性腺轴,研究了三种三唑类杀菌剂对雄性斑马鱼成鱼暴露21天后血浆中性激素含量的影响,检测其肝腺指数(HSI)和性腺指数(GSI)及其肝脏组织卵黄蛋白原基因(Vtg1和Vtg2)雌激素受体基因(ERα、ERβ1和ERβ2)与下丘脑组织CYP19酶基因(CYP19b)的表达水平,探讨三种杀菌剂对斑马鱼性腺轴的干扰效应及其可能的干扰机制。结果表明三种杀菌剂均具有一定的雌激素活性。三种杀菌剂都能造成斑马鱼血浆中雌激素(E2)含量的增高和雄激素(T)含量的下降。戊唑醇0.8mg/L处理组能造成斑马鱼GSI的显著降低。荧光定量PCR检测发现三种杀菌剂均能诱导斑马鱼肝脏组织中Vtg1和Vtg2基因表达水平的显著升高,且Vtg1也比Vtg2更敏感,说明三种杀菌剂都具有雌激素效应。与Vtg1和Vtg2的结果一致,己唑醇和苯醚甲环唑能够诱导斑马鱼肝脏组织中ERα和ERβ1基因表达量的显著上调,且对于这两种杀菌剂ERα比ERβ1更敏感。另外,斑马鱼下丘脑组织中CYP19b基因的表达量显著上升,这会十扰性激素的代谢,促进T向E2的转化,引起E2水平的升高从而导致性激素失衡。


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