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快速城市化加剧了河口-近岸水域的污染程度。近岸水域是全氟化合物PFCs等污染物的汇集区,PFCs的生态毒性广受关注。近岸水域盐度变化大,盐度改变污染物的毒性,影响其生态毒性的正确评估。然而,目前有关近岸水域盐度变化下PFCs的蓄积与毒性的研究几乎是空白。本研究以广盐性模式生物海水青鳉(Oryzias melastigma)为模型,比较了PFCs在不同盐度下的毒性与蓄积,进而阐明其机制;分析了PFCs对鱼盐度适应能力的影响。主要研究结果和结论如下: 1)盐度增强海水青鳉PFCs蓄积水平 我们在不同盐度下对海水青鳉进行PFCs暴露。通过LC-MS/MS检测全鱼PFCs含量,发现PFCs在海水青鳉体内蓄积水平随盐度增加而升高。暴露2周后,PFBS、PFOS、PFOA与PFDoA在0 psu盐度下的蓄积量分别为0.05±0.02、6.42±0.95、0.19±0.04和7.55±1.62μg/g,而在35 psu盐度下则较高,分别为0.10±0.02、17.72±2.80、1.40±0.73和8.67±0.93μg/g;暴露4周后,PFBS、PFOS、PFOA与PFDoA的蓄积量从0 psu盐度下的0.91±0.57、13.35±3.59、0.45±0.07和79.56±11.75μg/g升至35 psu盐度下的2.23±0.98、23.21±3.76、3.76±2.55和87.62±14.60μg/g。 2)分子结构影响海水青鳉PFCs蓄积水平 PFCs在海水青鳉全鱼的蓄积水平随碳链长度增加而增加,表现为:PFDoA>PFOS> PFOA> PFBS;碳链长度一致时,磺酸类PFCs的蓄积远大于羧酸类PFCs的蓄积,表现为:PFOS> PFOA;清除速率受PFCs结构的影响,短链PFBS的清除速率最快,在净化一周后就几乎检测不到,而长链的PFOS和PFDoA的清除速率则比较缓慢。在子一代鱼卵中,PFDoA和PFOS的蓄积量也较高,对鱼产卵能力的抑制作用也较强。 3)盐度对PFCs蓄积的影响机制 盐度并没有显著改变水相PFCs浓度,故“盐析效应”并不是盐度影响PFCs蓄积的主要原因。我们进而发现鱼鳃有机阴离子转运蛋白OAT1的mRNA水平在海水中表达高于淡水,有利于海水条件下的PFCs转运和吸收;海水条件下鱼Na+/K+-ATPase(NKA)基因水平、酶活力上调,离子细胞数量也增多,显示海水青鳉代谢活动更旺盛,有助于PFCs的吸收。 4) PFCs影响海水青鳉的渗透调节 鳃组织病理学研究发现,PFCs能诱导不同程度的鳃损伤,表现为鳃丝末端肿大,鳃小片增生,鳃小片融合,甚至鳃小片断裂等。利用ICP-OES进行离子水平检测,发现PFCs暴露后全鱼离子水平发生改变。其中Ca2+和Mg2+主要受到羧酸类PFCs(PFOA和PFDoA)的影响,而Na+主要受到磺酸类PFCs(PFOS和PFBS)的影响。此外,K+水平并不发生显著改变。NKA酶活性检测结果表明,PFCs暴露后NKA酶活显著下调,而免疫组化染色结果显示PFCs暴露后离子细胞数量减少;转录组测序结果显示PFBS、PFOS、PFOA和PFDoA暴露组分别有502、497、473和684个基因出现上调,671、539、801和687个基因出现下调,这些差异基因显著的富集在渗透激素调节,离子转运等信号通路中。荧光定量PCR的结果进一步证实PFCs能够抑制渗透调节相关激素及受体、NKA功能酶、渗透调节跨膜离子转运蛋白等mRNA的表达。 综合以上结果,我们发现盐度上升促进PFCs在海水青鳉中的蓄积,表明在评估近岸水域污染时必须考虑盐度因素;PFCs污染损害盐度适应能力,可能进而影响鱼类洄游。