【摘 要】
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由于全球气候的变化和人类活动的增加,水中磷（P）和氮（N）的含量骤增,水体富营养化加剧,导致蓝藻迅速生长,严重污染了溪流和湖泊。微囊藻毒素（Microcystins,MCs）是蓝藻的次生代谢产物之一,具有多种异构体,其中微囊藻毒素-LR（MC-LR）是分布最广、毒性最强的一种毒素。日本三角涡虫（Dugesia japonica）在我国的淡水生态环境中广泛分布,其身体结构简单,组织再生能力强,对水生
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由于全球气候的变化和人类活动的增加,水中磷（P）和氮（N）的含量骤增,水体富营养化加剧,导致蓝藻迅速生长,严重污染了溪流和湖泊。微囊藻毒素（Microcystins,MCs）是蓝藻的次生代谢产物之一,具有多种异构体,其中微囊藻毒素-LR（MC-LR）是分布最广、毒性最强的一种毒素。日本三角涡虫（Dugesia japonica）在我国的淡水生态环境中广泛分布,其身体结构简单,组织再生能力强,对水生态系统毒物极为敏感,因而被作为毒理学研究的模式动物。MC-LR的毒性研究主要集中于哺乳动物和鱼类,其具体作用机制尚不清楚,目前,MC-LR对日本三角涡虫的毒性作用尚未报道。本文以日本三角涡虫为实验动物,探究MC-LR暴露对日本三角涡虫的整体及再生个体的毒性作用机制,以期为MC-LR对水生无脊椎动物的毒性作用机制提供实验数据,为MC-LR对淡水生态环境风险评估提供参考。本文通过半致死浓度测定、生化水平检测、实时荧光定量、免疫荧光、生物信息学、RNA干扰、整体原位杂交等生物技术探究了MC-LR对日本三角涡虫的整体及再生片段的毒性作用,结果如下:1.半致死浓度测定结果显示:MC-LR对日本三角涡虫96 h LC50为3.557 mg/L,95%置信区间为3.376～3.756 mg/L。2.生化水平检测结果显示:不同浓度的MC-LR对涡虫暴露不同时间后,涡虫体内抗氧化酶SOD、CAT、GSH-Px、GSH-ST的活力,MDA含量以及T-AOC水平均发生不同程度的变化。涡虫的T-SOD活力在MC-LR暴露前期和中期显著升高,CAT活力在MC-LR暴露期间先降低后升高。0.2 mg/L和0.4 mg/L MC-LR暴露后,暴露前期GSH-Px活力升高,暴露后期,GSH-Px活力和T-AOC水平降低。GSH-ST活力和MDA含量在0.2 mg/L MC-LR暴露第3 d升高,在0.4 mg/L MC-LR暴露期间持续处于升高状态。0.9 mg/L MC-LR暴露后,GSH-ST活力先降低后升,暴露中后期,GSH-Px活力和MDA含量表现出降低-升高-降低的趋势,T-AOC水平持续降低。表明MC-LR胁迫影响了涡虫的抗氧化能力,诱导氧化损伤。3.形态学观察发现:MC-LR暴露后,涡虫头部片段再生正常,整体和尾部再生片段出现咽前白化现象,并最终解体。4.实时荧光定量和免疫荧光结果显示:MC-LR胁迫抑制PP2A的表达,并且抑制涡虫干细胞的增殖与分化,诱导细胞凋亡。此外,MC-LR胁迫并不影响涡虫神经系统的发育。5.RNA干扰和免疫荧光结果显示:DjTYR与日本三角涡虫体表色素的合成无关;DjAlbino、DjPBGD敲降后在不影响日本三角涡虫干细胞增殖的情况下抑制体表色素的合成。实时荧光定量和整体原位杂交结果显示:MC-LR胁迫影响DjAlbino、DjPBGD的表达与分布。研究结果表明:MC-LR暴露通过抑制PP2A的表达,进而抑制干细胞的增殖与分化,并通过诱导涡虫氧化损伤以及抑制PP2A的表达,诱导细胞凋亡,从而致使整体涡虫和尾部再生片段最终解体。此外,MC-LR通过影响DjAlbino、DjPBGD的表达与分布,进而影响干细胞向色素细胞的分化,从而导致整体涡虫和尾部再生片段出现白化现象。
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