甲基对硫磷(Methyl parathion，MP)由于具有药效高、品种防治对象多等特点，成为全球农业生产过程中使用最为广泛的一类有机磷杀虫剂。然而，过去几十年来MP的过度使用，加之其本身的环境持久性，已造成其在水环境中的高浓度残留，对水生生物的生存以及人类健康构成了巨大威胁。目前，已有大量关于MP生物毒性的研究报道，然而对于MP产生这些毒性的分子机制还不是很清楚。因此，本论文以MP为有机磷污染物，研究了MP对斑马鱼脑组织和肝(ZFL)细胞的毒性效应，继而采用蛋白质组学技术研究在MP胁迫下斑马鱼脑组织和ZFL细胞表达的差异蛋白，筛选出响应MP毒性的关键蛋白质，并从分子水平上初步探索MP的毒理机制。　　 采用气相色谱法分析MP在斑马鱼脑组织中的残留量及其代谢产物。结果表明MP可迅速在脑组织中积累，而后经历缓慢的清除过程；其主要的代谢产物为对硝基苯酚。与其它有机磷农药的毒性类似，MP可显著抑制乙酰胆碱酯酶(AChE)的活性，并且其活性下降趋势呈典型的剂量-时间效应。两种抗氧化酶过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性变化表现为抑制-激活-抑制，而脂质过氧化物丙二醛(MDA)的含量变化趋势正好与之相反，呈升高-降低-升高。说明MP对斑马鱼产生了氧化胁迫，CAT、SOD活性的激活过程则体现了机体在一定程度上抵抗氧化胁迫的自我保护机制。　　 运用比较蛋白质组学技术，分析了MP胁迫下斑马鱼脑组织全蛋白质组表达的差异蛋白质。与对照组相比，仅发现6个蛋白差异表达。其中，4个蛋白(TUBB5、CKBB、DPYSL3、GFAP)表达量下调，2个蛋白(HNRPDL、class1 beta tubulin)表达量上调，该结果显然不利于我们全面地认识MP的毒理学机制。膜蛋白在生物体中负责执行许多重要功能，并且是多数毒物作用的靶点。因此，膜蛋白可能是MP的主要作用目标。有鉴于此，我们进一步采用膜蛋白质组学技术研究MP胁迫下斑马鱼脑组织膜蛋白的差异表达情况，结果筛选出16个差异膜蛋白(8个表达量上调，8个表达量下调)。这些膜蛋白的功能涉及氧化还原平衡(PDIA3、ALDH5Al)、信号转导(GNB1L、GNB2、GDI2)、代谢(DLST、IDH3A、MDH)、蛋白质合成与降解(TUFM、UCHL1)及神经发育与功能(ependymin、STXBP1)等多个方面。　　 与组织水平相比，基于细胞水平的毒理学研究更有利于了解毒物毒性作用的信号通路并揭示其毒理机制。因此，本研究以ZFL细胞为研究对象，分析了MP对ZFL细胞的毒性作用，并采用膜蛋白质组学技术研究MP暴露后ZFL细胞表达的差异膜蛋白，其结果可为今后深入研究MP的分子毒理机制提供一定的科学依据。　　 细胞形态显微观察、MTT法等研究结果表明，MP显著抑制ZFL细胞的增殖，且抑制率与MP浓度成正相关，其24h IC50为200μM。PI单染法和AnnexinV-FITC/PI双染法流式细胞术检测结果揭示了MP可使ZFL细胞周期阻滞于S期，且MP导致ZFL细胞死亡的主要原因是诱导细胞的继发性坏死或晚期凋亡，而不是早期凋亡。膜蛋白质组学研究发现，在MP胁迫下ZFL细胞中8个膜蛋白的表达水平发生改变，其中6个表达量上调的蛋白为endoplasmin、HSP9、CD146、SDH、arginase-2、ACBD5A，2个表达量下调的蛋白为TUBA2和TRHR1L。对这些差异蛋白进行功能分类，可分为分子伴侣、细胞骨架、代谢、信号转导、转运和受体等。　　 本研究通过药物残留及代谢产物测定、酶学测定、MTT法、流式细胞术等多种手段，分析了MP对斑马鱼脑组织和ZFL细胞的毒性效应。在此基础上，采用差异蛋白质组学技术筛选出斑马鱼脑组织和ZFL细胞响应MP胁迫的差异蛋白质。选用Western blotting分析MP胁迫前后DPYSL3、STXBP1和arginase-2的蛋白表达水平及quantitative real-time PCR分析蛋白相应的mRNA水平，结果再次验证了这些蛋白的差异表达，提高了选用蛋白质组学技术筛选与鉴定MP诱导的差异蛋白质的可信度。利用生物信息学手段对所有差异蛋白进行功能分析，本文从分子水平上初步揭示了MP可通过氧化胁迫、破坏细胞结构、干扰细胞信号转导及代谢、诱发肿瘤形成等多种途径致使斑马鱼细胞死亡。本研究结果有助于进一步深入探索MP的毒理机制，且筛选出来的GFAP、PDIA3、IDH3A、MDH、SDH等差异蛋白质适合作为监测与评价环境中MP污染程度及其危害性的新颖蛋白标志物。