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二嗯英(Dioxins)和类二嗯英化合物(Dioxin-like compounds,DLCs)等有机污染物引起的环境污染及其造成的生物危害,是半个多世纪以来,科学家、管理机构、企业和公众密切关注的一个环境问题。鸟类对dioxins和DLCs的毒性存在种间敏感性差异,有时差异高达上千倍。有效预测不同物种鸟类对其毒性的敏感性差异,将大大降低生态风险评价的不确定性。应用传统鸟类毒理学试验(饲喂染毒、胚蛋注射染毒等)获得毒性数据往往需要消耗大量的活体鸟类或种蛋,不仅有违动物保护伦理、工作量巨大,而且对于稀有和濒危野生鸟类的研究和保护来说也是不实际的。新型商用化学品不断出现,也加重了毒性筛查和生态风险评价的负担。因此,亟需一种快速的、有效的且适用于全部鸟类的动物替代试验技术。近几年的研究表明,鸟类芳香烃受体1配体结合域(Aryl hydrocarbon receptor1-ligand binding domain,AHR1-LBD)的324和380两个氨基酸位点的差异在类二嗯英毒性的鸟类种间敏感性差异方面起着决定作用。根据这两个氨基酸位点的差异,即敏感性的差异,可将目前已知AHR1序列的百多种鸟类分为三大类：Ⅰ型(鸡型,Ile324_Ser380).Ⅱ型(环颈雉型,Ile324_Ala380)和Ⅲ型(日本鹌鹑型,Val324_Ala380)。据此,一种新型鸟类AHR1荧光报告基因(Luciferase reporter gene,LRG)试验方法被建立起来,用于预测单一dioxin和DLC的鸟类物种特异的类二噁英毒性及其毒性的鸟类种间敏感性差异。因此,本研究从以下几个方面开展：(1)采用这种新型鸟类AHR1-LRG试验方法,检验在鸟类生态风险评价中普遍使用的世界卫生组织(World Health Organization, WHO)颁布的鸟类毒性当量因子(Toxic equivalency factors, TEFs)是否适用于表征dioxins和DLCs对所有鸟类的类二噁英毒性,并检验这种鸟类AHR1-LRG试验方法是否也适用于预测混合物的鸟类物种特异的类二噁英毒性及其毒性的鸟类种间敏感性差异；(2)使用该鸟类AHR1-LRG试验方法,筛选和评估两大类共37种潜在新型有机环境污染物——多氯代联苯硫醚(Polychlorinated diphenyl sulfides, PCDPSs)和羟基化／甲氧基化多溴联苯醚(Hydroxylated/Methoxylated polybrominated diphenyl ethers, HO-/MeO-PBDEs)-—的类二噁英毒性及其类二噁英毒性的鸟类种间敏感性差异；(3)选取部分OH-/MeO-PBDEs为例,从生物物理学角度,探索某些DLCs类二噁英毒性的鸟类种间敏感性差异不同于2,3,7,8-四氯二苯并-p-二噁英(2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin, TCDD)等典型dioxins的原子水平原因。主要的研究结果总结如下：1) Aroclors的研究结果。按照毒性效力的大小,可将6种受试Aroclors分为两组：高毒性效力组(Aroclors1248、1242和1254)和低毒性效力组(Aroclors1260、1016和1221)。鸡AHR1-LRG试验和鸡胚肝细胞(Chicken embryo hepatocyte.CEH)-7-乙氧基异吩恶唑酮脱乙基酶(Ethoxyresorufin O-deethylase, EROD)试验推导的Aroclors毒性当量(Toxic equivalent, TEQs)值与基于化学分析和鸟类WHO-TEFs计算得到的TEQs值之间具有显著的相关性,且大小差别不超过一个数量级。这表明,鸟类AHR1-LRG试验不仅可替代体内试验用于预测单一dioxin和DLC的鸟类毒性,也适用于混合物。而基于日本鹌鹑AHR1-LRG试验推导的Aroclors TEQs值比基于化学分析计算推导的TEQs值大约2个数量级。这表明,鸟类WHO-TEFs值不适于表征dioxin和DLCs对所有乌类的毒性。鉴于目前鸟类WHO-TEFs值普遍用于dioxins和DLCs混合物环境暴露导致的野生鸟类胚胎致死毒性的风险评价,本研究的结果具有一定的生态毒理学意义：虽然鸟类WHO-TEFs值可以用于估计DLCs混合物诱导的对鸡以及其它Ⅰ型(Ile324_Ser380)鸟类的类二噁英毒性,但对于评价对Ⅱ型(Ile324_Ala380)和Ⅲ型(Va1324_Ala380)鸟类的毒性时,有可能会导致毒性的高估或低估(取决于混合物中各DLCs的组成)。2) PCDPSs和OH-/MeO-PBDEs的研究结果。PCDPSs和OH-/MeO-PBDE能够通过鸟类AHR1的介导,诱导产生强弱差异很大的类二嗯英毒性,且部分PCDPSs和OH-/MeO-PBDEs的类二噁英毒性,与八氯代二苯并二嗯英／呋喃和大部分类二嗯英多氯联苯相当甚至比它们更高。推导的鸟类物种特异的相对毒性效力值表明,随着氯代水平的提高,PCDPSs对全部三大类鸟类(Ⅰ型(Ile324_Ser380)、Ⅱ型(Ile324_Ala380)和Ⅲ型(Va1324_Ala380))的毒性均呈现上升趋势。相对敏感性差异的研究结果表明,部分PCDPSs和OH-/MeO-PBDEs类二噁英毒性的鸟类种间相对敏感性排序与TCDD等典型dioxins的情况不同。我们推测,这可能是由于鸟类AHR1-LBD域氨基酸序列的差异及配体化合物结构的差异共同导致了配体-受体构象的差异,从而导致在接下来的共激活因子募集和与外源化合物反应原件作用方面存在差异引起的。此外,鸟类AHR1s-LRG和CEH-EROD试验推导的PCDPSs和OH-/MeO-PBDEs的相对毒性效力值比H4IIE-luc(重组大鼠肝肿瘤细胞)试验的推导值大1-4个数量级(极个别数量级相等),这与文献报道的关于dioxins和典型DLCs的情况是一致的。这表明,通过H4IIE-luc试验推导环境样品提取物的TEQs值,并用此TEQs值评价dioxins和DLCs环境暴露带来的鸟类生态风险并不合适,这会导致风险的低估。鉴于之前文献报道的PCDPSs和OH-/MeO-PBDEs的持久性、环境迁移性以及本研究证明的高类二噁英毒性,部分PCDPSs和OH-/MeO-PBDEs应被列为潜在高优先级环境污染物和潜在新型DLCs并给予高度关注。3)分子动力学模拟研究的结果表明,在OH-/MeO-PBDEs的作用下,鸟类AHR1的324位氨基酸的差异会影响其后所连的4号螺旋的构象变化,从而影响AHR1的激活。在日本鹌鹑的AHR1中,324位氨基酸是缬氨酸(Val),而在鸡和环颈雉的AHR1中,324位氨基酸是异亮氨酸(Ile),后者更大,同时转动能也更大,所以其后所连的4号螺旋更稳定。因此,相对于鸡和环颈雉,日本鹌鹑的AHR1可能更容易被某些OH-/MeO-PBDEs激活,从而导致其类二嗯英毒性的鸟类种间敏感性差异与TCDD等的情况不同。而对于鸡和环颈雉来说,AHR1的324位氨基酸相同,380位氨基酸不同,其中鸡的是丝氨酸(Ser),而环颈雉的是丙氨酸(Ala)。由于380氨基酸位点离4号螺旋较远,我们推测很可能是这个位置的氨基酸差异影响了324氨基酸位点决定的4号螺旋的运动,从而最终导致类二噁英毒性的鸟类种间敏感性差异变得复杂多样。但这一规律是否能用来解释其它配体化合物对AHR1激活的鸟类种间差异,尚需要进一步研究。