土壤是人类生态环境的重要组成部分。随着工业化和农用化学物质种类、数量的增加,土壤重金属污染日益严重。重金属在环境中不能被降解,迁移能力差,并容易在生物体中富集,不易排出,在食物链中的生物放大作用明显,对生态系统中各种生物以及人体造成严重的为害。秀丽小杆线虫是世界上公认的模式生物之一,在生命科学的发展过程中发挥着举足轻重的作用。本文采用易人工培养和观察的N2野生型秀丽小杆线虫(Caenorhabditis elegans)为材料,模拟自然条件下的污染状况,揭示铜胁迫下秀丽小杆线虫的行为、结构和生理特性的变化。铜(Cu)、锌(Zn)和镉(Cd)是土壤中主要的重金属污染物。在土壤污染物与生物的关系中,最直接的为害是氧化损伤。通过测定线虫的丙二醛(MDA)和柠檬酸(CA)的含量以及两种抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD和谷胱甘肽过氧化物酶GPX)的酶活性,研究了重金属铜、锌和镉对秀丽小杆线虫的氧化胁迫。结果表明,随着铜、锌和镉浓度的提高均使线虫MDA含量显著增加,柠檬酸(CA)含量显著升高,而SOD和GPX的变化比较复杂。以上结果表明,重金属铜、锌和镉对秀丽小杆线虫具有氧化胁迫作用,而秀丽小杆线虫具有缓解重金属胁迫的解毒机制,可诱导柠檬酸解毒,同时能通过调节抗氧化物酶的活性增强其抗氧化胁迫的能力。本文在模拟自然污染的条件下,进行了线虫对铜耐受性的研究。在培养基中加入一定浓度的铜(CuSO4·5H20),观察其对线虫生理生化方面的影响,以及铜的重要基础代谢酶系、主要的抗氧化酶系酶活性和柠檬酸含量的变化情况,经筛选最终得到具有Cu2+耐性的线虫(TT),其繁殖率显著降低,丙二醛(MDA)含量显著升高,超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽硫转移酶(GST)比活性显著降低,重金属及与重金属络合能力强的柠檬酸含量则显著升高,同时对锌和镉都具有一定程度的交互耐受性。铜耐受线虫品系的建立为设计合理的抗药性治理措施、环境污染的检测和治理提供理论依据和实验模型。采用本实验室建立的耐铜品系线虫及野生型线虫为实验对象,分别检测了两种品系的线虫对奎宁、灭多威、组氨酸、氯化铵和CuSO4的趋化性。绘制了两个品系的线虫对5种化学药物的时间依赖曲线图,及计算了两种品系线虫对5种化学物的趋化性指数,通过分析趋化性指数的差异,比较了具铜耐受的线虫与野生品系的线虫趋化性的差异,并试图解释铜耐受品系线虫趋化性改变的原因本文在扫描电镜下观察到铜耐受型秀丽小杆线虫的生殖孔附近至尾端极度皱褶,并且生殖孔大小仅为正常型秀丽小杆线虫的一半,此外,还发现铜耐受型秀丽小杆线虫的侧线比正常型的更为突出,且中间一条侧线中部无规则断裂。本文研究结果丰富了重金属对线虫作用机制研究内容,建立了秀丽小杆线虫铜耐受品系,探讨了该品系线虫的生化、生理和行为特点,为进一步利用线虫作为环境污染生物标志物和环境污染的治理提供了理论基础和实验依据。