【摘 要】
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目前,关于纳米塑料颗粒毒性的数据较少。本实验研究了纳米级聚苯乙烯和Cu2+对中国鲎幼鲎（Tachypleus tridentatus）在细胞水平、肠道微生物丰度和蜕壳基因表达三个方面的生理影响。其中幼鲎平均体重为0.0242克,体长为0.622厘米。使用试剂盒测量SOD、CAT、GSH、MDA和LPO。通过解剖幼鲎来获取得肠道,利用对16S r RNA的Illumina Miseq测序进行肠道微生
【基金项目】
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the China Scholarship Council（CSC）；
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目前,关于纳米塑料颗粒毒性的数据较少。本实验研究了纳米级聚苯乙烯和Cu2+对中国鲎幼鲎（Tachypleus tridentatus）在细胞水平、肠道微生物丰度和蜕壳基因表达三个方面的生理影响。其中幼鲎平均体重为0.0242克,体长为0.622厘米。使用试剂盒测量SOD、CAT、GSH、MDA和LPO。通过解剖幼鲎来获取得肠道,利用对16S r RNA的Illumina Miseq测序进行肠道微生物群落结构检测,并通过q RT-PCR和c DNA观察蜕壳基因表达量的变化。使用SPSS软件中的单因素ANOVA分析数据。实验分为四个不同的组:A组（卤虫）、B组（纳米-PS）、C组(Cu2+)和D组(纳米-PS+Cu2+)。幼鱼暴露于100 nm的聚苯乙烯（浓度为10~4/L）和Cu2+（浓度为10μg/L）的环境中21天,并有7天的恢复期。1.酶活性数据显示,暴露组和对照组在暴露期内的过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）值存在显着差异（P＜0.05）,并呈先升高后升高的趋势,幼鲎在恢复期不能恢复到与对照组相近的水平;谷胱甘肽（GSH）值也有显着差异（P＜0.05）,但在暴露期间显着增加,然后在恢复期间来到与对照组相似的水平;暴露组与对照组脂质过氧化（LPO）值有显着性差异（P＜0.05）,恢复期间数值继续升高;丙二醛（MDA）值有显着性差异（P＜0.05）,且在暴露组呈增加趋势。这些结果共同表明,纳米PS和Cu2+的暴露在短时间内对幼鲎产生了显著的影响,并提高了抗氧化酶的活性。纳米PS和Cu2+对幼鲎的影响在恢复期不能得到好转。IBR表明,微塑料和重金属对幼年鲎有不利影响。通过PCA分析结果显示纳米-PS和Cu2+具有的潜在毒性作用。2.在肠道群落结构方面,经过16S r RNA序列分析,OTU的clean reads相似度在97%内。肠道微生物群A、B、C和D分别分布在1049、1072.66、1045.33和1049.33个OTU中。Alpha多样性调查显示,四组的覆盖率＞99%。肠道样本中细菌多样性的主成分分析（PCA）显示出76.28%的方差。在四组鲎肠道微生物组（A、B、C和D）中,变形菌门和拟杆菌门是优势门。结构变化表明,纳米PS暴露组降低了幼鲎肠道中变形菌的丰度。相比之下,共同暴露组表明肠道微生物多样性增加,特别是变形菌门,而拟杆菌门减少。在COG功能分类中,所有实验组均显示出显著变化,特别是在存在纳米PS的情况下。此外,信号转导、转录和代谢;氨基酸转运、能量产生和转化在共暴露组中高度聚集。KEGG通路L2和L3在B组发现感觉系统、免疫系统和神经系统通路。Kruskal Wallis热图显示在纳米PS的存在下,抗坏血酸和醛糖酸代谢、II型糖尿病、类胡萝卜素生物合成和肌萎缩侧索硬化（ALS）通路存在显着差异。LEf Se分析表明,Oceanospirillum、Eubacterium、Oceaniirhabdus是A组的属级生物标志物。在纳米PS暴露组中,梭菌属、异芽孢杆菌属、阴性杆菌属、克罗氏杆菌属、普氏菌属是属水平的生物标志物。Oleibacter是区别于共暴露组的属级生物标志物。在存在Cu2+的情况下,幼鲎没有表现出任何显着的独特分类群。3.关于蜕皮相关基因的表达,在纳米PS和共暴露组的存在下,蜕皮激素受体（Ec R）、维甲酸Xα受体（RXRα）、钙调蛋白A型异构体X1（Ca M X1）,热休克70 k Da蛋白（Hsp70）的基因表达量显着增加。同时,钙调蛋白A型异构体X1（Ca M X1）在Cu2+存在下显着降低（P＜0.05）,但纳米PS和共暴露组基因表达显着增加（P＜0.05）。在纳米-PS作为单一污染物以及组合存在的情况下,所有基因都高度表达。这些结果表明纳米级聚苯乙烯的毒性影响了幼鲎蜕壳的基因表达。
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