【摘 要】
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基于斑马鱼行为响应信息的水质在线生物预警技术受到广泛关注。化学品暴露降低斑马鱼在物理因子胁迫下的应激行为强度,而无损伤性物理刺激有利于判断异常行为是否由化学品暴露所致。本实验以斑马鱼为研究对象,以重金属Cd2+模拟水体受到突发性污染,总结分析了不同光照刺激条件下斑马鱼的行为响应规律,进而确定了无损伤性光照刺激的最佳参数和方式,阐明了突发暴露过程中斑马鱼机体皮质醇水平与运动行为的关系,为基于物理因子
【基金项目】
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国家青年科学基金项目(编号:51909203)“水质预警中斑马鱼异常行为成因与内在调节机制研究”;
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基于斑马鱼行为响应信息的水质在线生物预警技术受到广泛关注。化学品暴露降低斑马鱼在物理因子胁迫下的应激行为强度,而无损伤性物理刺激有利于判断异常行为是否由化学品暴露所致。本实验以斑马鱼为研究对象,以重金属Cd2+模拟水体受到突发性污染,总结分析了不同光照刺激条件下斑马鱼的行为响应规律,进而确定了无损伤性光照刺激的最佳参数和方式,阐明了突发暴露过程中斑马鱼机体皮质醇水平与运动行为的关系,为基于物理因子胁迫识别斑马鱼异常行为的方法提供理论支持。(1)重金属Cd2+暴露对斑马鱼行为响应规律的研究表明,在低浓度0.1-0.25TU暴露下斑马鱼行为响应强度可恢复,中浓度0.5-1TU下中毒效应明显,而高浓度2TU下毒性损伤不可逆。Etho Vision XT软件转码快,精度高,以移动、活跃和位置参数为基准的三维水质预警体系可稳定捕捉斑马鱼行为的变化。(2)光色、光强和光照周期等因素对斑马鱼行为响应的研究表明,斑马鱼对红光表现出显著的趋光性,光强在700lx时,斑马鱼趋光性最佳;当光照周期为2min/15min时,斑马鱼的趋光率和各运动指标之间均无显著性差异,且行为特征表达明显且丰富。斑马鱼对蓝光表现出明显的避光性,光强在300lx时,对斑马鱼的驱散效果最强;当光照周期为1min/15min时,斑马鱼的趋光率和各运动指标之间均无显著性差异。故确定的无损伤性光照刺激的最佳参数为:趋光色-红光(光强700lx,光照周期为2min/15min),避光色-蓝光(光强300lx,光照周期为1min/15min)。(3)红、蓝以及红蓝联合三种刺激方式在Cd2+暴露前后对斑马鱼行为响应的研究表明,在蓝光刺激下,斑马鱼行为响应均在Cd2+暴露后的18min检出与对照组差异显著,且对0.1TU的检出效果显著;而红光和红蓝联合仅在2TU下检出效果较好,且检出时间较迟,为35min。即从污染物检出浓度和检出时间考虑,蓝光刺激方式均优于红光和红蓝联合光。(4)重金属Cd2+和蓝光暴露下斑马鱼应激行为的研究表明,仅蓝光刺激下斑马鱼应激反应灵敏且未出现明显的适应性。而在1TU Cd2+和蓝光的联合暴露下,短期内导致皮质醇水平略高于纯蓝光刺激下,且皮质醇水平与运动行为之间存在较强线性关系;但长时间的Cd2+暴露导致皮质醇的浓度骤降,降低了48.1%。通过上述研究,确定了无损伤性光学刺激的合理参数,分析探讨了光学刺激和Cd2+暴露前后斑马鱼皮质醇与运动行为的关系,此研究可为水质在线生物预警技术的发展提供理论支持。
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