镉（cadmium,Cd）是环境中一种有毒的重金属污染物,可通过皮肤、呼吸及饮食等多种途径侵入生物体,并通过富集作用在生物体内积累,进而对各种分子稳态、组织器官及生物个体产生损害。研究表明,镉能诱导生物体产生过氧化物并抑制抗氧化酶活性,造成机体内自由基的大量累积而引起机体氧化损伤；也可干扰钙离子通路和金属硫蛋白活性,使凋亡相关基因异常表达而导致细胞凋亡、组织坏死等；此外,镉还可诱导生物表观遗传变异,使原有的DNA甲基化修饰模式发生改变,从而影响基因表达与基因组的稳定性。重金属（如镉）的毒性效应及其分子机制研究一直是近些年的研究热点之一。果蝇作为一种经典的模式动物,其基因组序列与人类基因组具有极高同源性,且很多基因影响的信号通路也与人类似。本研究以黑腹果蝇（Drosophiila malanogaster）Canton-S品系为实验材料,以不同质量浓度镉（0 mg/L、1.0 mg/L、5.0 mg/L、10.0 mg/L、15.0 mg/L）处理亲代（F₀）果蝇的卵（F₁）,至其长成三龄幼虫及成蝇,分别统计各组果蝇的发育时间,测量其体长体重,统计果蝇羽化率、产卵量、寿命及其子二代（F₂）羽化率的改变；在此基础上,检测F₁果蝇三龄幼虫及成蝇的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性以及丙二醛（MDA）含量变化；同时,应用Real-time PCR法定量检测抗氧化酶相关基因（CAT、CuZn-SOD、Mn-SOD）.凋亡相关基因（p53、 Caspase-3）和DNA甲基化相关基因（dDnmt2、dMBD2/3）在mRNA水平的表达差异。研究结果显示：1.重金属镉胁迫果蝇卵（F₁）可导致F₁果蝇生长发育时间延长、羽化率降低以及寿命缩短,且存在浓度依赖效应；同时,高浓度镉胁迫可使果蝇幼虫体长体重减小,而对成蝇的体重没有显著影响。此外,镉胁迫对果蝇生殖力的影响存在性别和浓度差异。结果表明重金属镉对果蝇具有明显的生理毒性。2.不同浓度镉胁迫果蝇卵（F₁）对F₁幼虫及成蝇体内抗氧化酶活性及脂质过氧化产物含量影响不同,可导致果蝇幼虫CAT活性降低、SOD活性随着镉浓度增大出现先增高后降低的趋势,MDA含量只在高浓度镉诱导时增多,而镉胁迫导致的幼虫期抗氧化酶活力变化在果蝇羽化后则基本消除。此外,镉胁迫果蝇卵（F₁）对F₁幼虫CAT基因表达具有显著的抑制作用,与该酶活性降低呈现正相关关系,而这一抑制作用在幼虫羽化后得以消除；CuZn-SOD基因表达量在幼虫中随着镉浓度的升高出现先下降后上升的现象,这一影响在镉处理的雄蝇中全部消除；果蝇幼虫Mn-SOD基因表达量在中间浓度镉处理时升高,而在幼虫羽化成蝇后高浓度镉处理的雄蝇Mn-SOD基因表达量显著降低。结果表明,重金属镉对果蝇抗氧化酶活性及抗氧化相关基因表达量的影响呈现浓度及发育阶段的差异性,表明镉胁迫果蝇卵对其幼虫及成蝇均具有氧化损伤作用,并推测这一作用还可能是其寿命缩短、产卵量改变等多种损伤的作用机制。3.不同浓度镉胁迫果蝇卵（F₁）可诱导果蝇幼虫凋亡相关基因p53和Caspase-3表达量发生显著性变化,p53显著上调并呈现浓度依赖效应,Caspase-3基因表达呈现先下调后上调的变化趋势；高浓度组幼虫羽化成蝇后,雌雄果蝇体内p53和Caspase-3基因表达量依然显著上调,且在雌雄果蝇中的趋势相同,无性别差异。镉胁迫对果蝇幼虫DNA甲基化相关基因的表达量也产生显著影响,dDnmt2基因表达上调并呈现一定浓度依赖效应,dMBD2/3基因则在高浓度时表达上调；这一影响在高浓度组幼虫羽化成蝇后仍表现出来,且在雌雄果蝇中的影响相似,无性别差异。本研究以黑腹果蝇作为研究对象,分析了镉胁迫果蝇卵（F₁）对F₁幼虫及成蝇生长发育、抗氧化能力的影响,从分子水平探讨镉对果蝇抗氧化、凋亡以及DNA甲基化相关基因表达的影响,这些研究将为进一步探讨镉的毒性机理,研究重金属镉与果蝇生长发育、衰老与抗氧化酶系及凋亡相关基因表达之间的关系奠定基础,同时为了解重金属诱导果蝇的DNA甲基化改变以及表观遗传变异研究奠定实验基础。