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不同盐度下4-甲基苄亚基樟脑(4-MBC)对日本虎斑猛水蚤的毒性效应

王佳鑫  
【摘要】:有机紫外吸收剂(Organic ultraviolet filters)因具有较强的光稳定性和抗氧化性,而被广泛地应用于个人护理用品(Personal care products,PCPs)和材料产品中,能够有效预防紫外辐射造成的损伤。近年来,臭氧空洞的不断扩大使得人们对于皮肤问题日益重视,而对于紫外吸收产品的生产和使用需求也不断增加。据统计,全球每年生产约10000吨紫外吸收剂,且仍呈逐年递增趋势。然而,大量生产和使用的紫外吸收剂最终会随着人类活动而进入到自然环境。其中,4-甲基苄亚基樟脑(4-MBC)是一种使用频率较高的有机紫外吸收剂。近年来,在河流、湖泊、海洋等水环境介质中均频繁检测到4-MBC的污染。4-MBC具有较强的亲脂性,容易在沉积物上吸附,并可通过食物链在生物体内富集,会对人类造成潜在威胁。迄今为止,诸多研究表明,4-MBC会对生物产生致死毒性、发育毒性、繁殖毒性、内分泌干扰效应等不利影响。而通过对4-MBC现有毒性数据的汇总和分析,我们发现同类别物种间,淡水生物与海洋生物的4-MBC急性毒性存在着较大差异。通常,与淡水生物相比,4-MBC对海洋生物的急性毒性相对较强。基于此现象,我们提出猜想,不同环境间4-MBC毒性的差异,可能是由于淡水与海洋环境间的差异所导致的。而对于二者而言,盐度是其中较为关键的影响因子。近年来,人们也逐渐关注盐度与污染物共同作用对生物产生的影响,但相关研究多集中于金属污染物,有机污染物的研究较为匮乏。因此,我们希望通过开展相关研究来探究盐度变化是否会对4-MBC的生物毒性效应产生影响,这对于后续针对不同生态系统开展相关风险研究具有重要意义。为探究盐度变化是否会影响有机污染物4-MBC的生物毒性,我们选择广盐性物种日本虎斑猛水蚤(Tigriopus japonicus)作为实验生物,通过开展多世代慢性暴露实验观测盐度对其存活、发育、繁殖等方面毒性效应的影响。此外,通过进一步开展生物富集实验探究盐度是否会影响4-MBC的生物富集性,进而导致毒性上的差异。最后,通过相关基因的测定来对盐度影响4-MBC毒性的作用机制进行初步探究。本研究的主要结论如下:(1)通过开展多世代慢性暴露实验,我们发现盐度会对4-MBC的生物毒性产生影响。其中,4-MBC对日本虎斑猛水蚤的致死毒性和繁殖毒性均会随盐度升高而增强。而发育方面的毒性效应也存在差异,20和30盐度条件下,4-MBC会使生物发育提前;而在40盐度下却会导致日本虎斑猛水蚤发育延迟。(2)盐度变化本身会对日本虎斑猛水蚤的生理方面产生影响。具体表现为盐度升高会使日本虎斑猛水蚤存活率略微下降、发育时间延长,且在中间盐度(30)下具有最高繁殖力。因此,盐度变化可能会通过影响生物的生理状态,进而改变其对4-MBC的生物敏感性。(3)生物富集实验结果显示,盐度会对4-MBC的生物富集过程产生影响。具体表现为日本虎斑猛水蚤的4-MBC最大蓄积浓度、吸收速率以及生物富集系数等均会随盐度升高而增大。因此,盐度也可能会通过影响4-MBC的生物富集过程,进而导致其在生物毒性上的差异。(4)通过实时荧光定量PCR手段对日本虎斑猛水蚤体内氧化胁迫相关基因和发育、繁殖相关基因的表达进行检测,结果显示盐度升高会显著上调氧化胁迫相关基因的表达,这可能是高盐度组具有较强生物毒性的主要原因。而发育、繁殖相关基因ecr和vtg的差异性表达,则可能是导致不同盐度间毒性效应存在差异的原因。其中,高盐度条件下4-MBC暴露组ecr基因和vtg基因表达显著下调,可能导致了其发育延迟和产卵量的下降。


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