稀有鮈鲫作为水生模式生物的研究及探讨

我国本土水生生物稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus Ye et Fu,1983年)是一种优良的试验用鱼,具备成为模式生物必要条件。本文总结了稀有鮈鲫生物生态学研究情况,分析了稀有鮈鲫在多个应用领域与模式生物斑马鱼、青鳉存在的不足和差距,同时借鉴发达国家推动模式生物的实践经验,提出了针对性建议。     

中国本土鱼类模式生物稀有鮈鲫研究应用的历史与现状

稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus)是一种中国特有的小型鲤科鱼类,从1990年开始,中国科学院水生生物研究所以培育新的实验鱼为目的,对稀有鮈鲫开展了系列的实验动物化研究,并推动其在各研究领域中的应用。随着我国化学品环境管理制度的建立,稀有鮈鲫已逐渐成为我国化学品测试中最重要的受试鱼类。本文综述了稀有鮈鲫分类地位、分布、形态特征、早期发育、生长、繁殖、遗传、对环境的适应性等方面的生物学特点,分析了稀有鮈鲫作为模式生物的优点,介绍了稀有鮈鲫实验动物标准制定进展。随着实验动物标准化工作的深入以及基因组测序工作的开展,稀有鮈鲫将更广泛地应用于相关的研究和检定,成为一种我国具有代表性的本土模式生物。     

磷酸三(2,3-二氯丙基)酯阻燃剂对稀有鮈鲫的毒性效应

为研究新型阻燃剂磷酸三(2,3-二氯丙基)酯(TDCPP)的毒性效应,以稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus)为实验生物,采用半静态实验方法,分别进行96 h和28 d的染毒,研究TDCPP对稀有鮈鲫的急性毒性和慢性毒性效应,并通过对稀有鮈鲫脑组织中与神经纤维的生长、发育、轴突再生等相关基因mRNA表达量的检测,初步探讨了TDCPP的神经毒性作用。结果表明：TDCPP对稀有鮈鲫的96 h-LC₅₀为2.99(2.20～3.38) mg·L^-1,根据化学物质对鱼类毒性分级标准TDCPP属于剧毒性。经0.9、1.5、2.1和2.7 mg·L^-1 TDCPP染毒28 d,与对照组相比,暴露组稀有鮈鲫肝脏及脑组织中SOD和GSH-Px的活性均受到抑制,且随着TDCPP的暴露浓度增加,其抑制作用显著增强;暴露组稀有鮈鲫脑组织中与神经纤维的生长、发育相关的微管蛋白α/β、神经丝NF-M以及关键蛋白GAP-43等基因的mRNA表达量,与对照相比均发生显著下调。可知,TDCPP暴露可以诱发稀有鮈鲫神经毒性作用。     

中国化学品环境管理对本土模式生物的需求和应用

适合的实验生物和大量的生态毒理学数据是化学品环境管理的重要基础。应用本土模式生物对我国化学品环境管理十分重要。稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus)逐步成为我国化学品环境管理的首选推荐本土模式生物。建议从国际合作交流、遗传学、标准化、敏感性和比对研究等方面促进稀有鮈鲫的国际化。坚持管理与科研相结合,推动本土模式生物的研发和应用。     

稀有鮈鲫作为化学品生态毒性测试鱼类模式生物的标准化实践

鱼类模式生物在化学品生态毒性测试中占有重要地位,中国尚没有合适的标准化本土实验鱼种。国家环境保护部第7号令《新化学物质环境管理办法》对本土受试生物用于生态毒性测试提出了要求。稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus)是一种我国特有的小型淡水鲤科鱼类,具有成为标准试验鱼种的潜能。首个以稀有鮈鲫为标准供试生物的化学品鱼类急性毒性试验国家标准已经发布实施,其他测试方法的标准化工作正在持续进行中。本文阐述了研发稀有鮈鲫为标准供试生物的依据,对相关标准化研究工作进行了分析、归纳和总结,并提出了未来工作的方向和需求。     

氰戊菊酯对斑马鱼和稀有鮈鲫不同生命阶段的毒性效应

为探明氰戊菊酯对鱼类不同生命阶段的毒性效应,以斑马鱼和稀有鮈鲫为测试生物,评价了氰戊菊酯对斑马鱼和稀有鮈鲫不同生命阶段的急性毒性差异。研究发现,氰戊菊酯对斑马鱼和稀有鮈鲫胚胎的96 h-LC50值分别为0.901(0.664~1.22)和0.636(0.233~1.74)mg·L~(-1)。氰戊菊酯对稀有鮈鲫胚胎孵化有明显的促进作用,染毒48 h后,0.188和0.375 mg·L~(-1)氰戊菊酯对稀有鮈鲫胚胎的孵化率分别为88.9%和100%。氰戊菊酯对斑马鱼仔鱼、幼鱼和成鱼的96 h-LC50值分别为0.00340、0.0183、0.00487 mg·L~(-1),氰戊菊酯对稀有鮈鲫仔鱼、幼鱼和成鱼的96 h-LC50值分别为0.0520、0.00277、0.00345 mg·L~(-1)。因此,氰戊菊酯对斑马鱼不同生命阶段的毒性从高到低顺序依次为:仔鱼成鱼幼鱼胚胎,氰戊菊酯对稀有鮈鲫胚胎、仔鱼、幼鱼和成鱼的毒性为幼鱼成鱼仔鱼胚胎。试验结果表明,斑马鱼仔鱼对氰戊菊酯的敏感性高于稀有鮈鲫相应的生命阶段,相对于斑马鱼,稀有鮈鲫胚胎、幼鱼以及成鱼对氰戊菊酯的毒性作用更为敏感,说明氰戊菊酯对斑马鱼和稀有鮈鲫不同生命阶段的毒性效应差异较大。     

三唑酮对斑马鱼和稀有鮈鲫不同生长阶段的急性毒性比较

为探明三唑酮对鱼类不同生长阶段的毒性效应,以斑马鱼和稀有鮈鲫为测试生物,检测了三唑酮对斑马鱼和稀有鮈鲫不同生长阶段的急性毒性差异。研究发现,三唑酮对斑马鱼和稀有鮈鲫胚胎为低毒,其96 h-LC50值分别为21.1(14.4~31.0)和14.2(9.65~20.9)mg·L~(-1);高浓度的三唑酮对斑马鱼和稀有鮈鲫胚胎的孵化有明显的抑制作用,染毒96 h后,23.7 mg·L~(-1)三唑酮组斑马鱼胚胎的孵化率为4.17%,22.5 mg·L~(-1)三唑酮组稀有鮈鲫胚胎的孵化率为33.3%。三唑酮对斑马鱼仔鱼、幼鱼和成鱼为低毒,其96 h-LC50值分别为24.8、21.3、13.1 mg·L~(-1),三唑酮对稀有鮈鲫仔鱼、幼鱼和成鱼为中毒,其96 h-LC50值分别为9.96、7.89、6.89 mg·L~(-1)。因此,三唑酮对斑马鱼和稀有鮈鲫不同生长阶段的毒性效应排序一致,毒性从高到低顺序依次为:成鱼幼鱼仔鱼。试验结果表明,相对于斑马鱼,稀有鮈鲫对三唑酮的毒性作用更为敏感,三唑酮对稀有鮈鲫不同生长阶段的毒性均高于斑马鱼相应生长阶段的毒性。     

三氯酚暴露致稀有鮈鲫肝脏损伤的比较蛋白质组研究

为探讨2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)暴露致鱼类肝脏损伤的毒性效应,以稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus)为模式生物,TCP暴露浓度为1、10、100μg·L-1,进行流水暴露实验(28d),利用二维凝胶电泳方法(2-DE),结合质谱分析技术(MALDI-TOF-MS),对TCP致稀有鮈鲫肝脏损伤的蛋白表达谱进行了研究.结果显示,共发现35个差异蛋白点,其中11个蛋白被成功鉴定(C.I.>95%).对鉴定的蛋白根据GOTerms进行功能分类,发现它们主要参与脂类代谢与转运、氧化应激以及蛋白修复和氧化磷酸化等生物学过程。以上结果表明,TCP对稀有鮈鲫具有明显的肝脏毒性效应.     

三氯酚暴露致稀有鮈鲫肝脏损伤的比较蛋白质组研究(Proteomic Analysis of Hepatic Protein Profiles in Rare Minnow （Gobiocypris rarus） Exposed to Trichlorophenol （TCP）)

为探讨2,4,6-三氯酚（2,4,6-TCP）暴露致鱼类肝脏损伤的毒性效应,以稀有鮈鲫（Gobiocypris rarus）为模式生物,TCP暴露浓度为1、10、100μg·L-1,进行流水暴露实验（28d）,利用二维凝胶电泳方法（2-DE）,结合质谱分析技术（MALDI-TOF-MS）,对TCP致稀有鮈鲫肝脏损伤的蛋白表达谱进行了研究. 结果显示,共发现35个差异蛋白点,其中11个蛋白被成功鉴定（C.I.>95%）. 对鉴定的蛋白根据GO Terms 进行功能分类,发现它们主要参与脂类代谢与转运、氧化应激以及蛋白修复和氧化磷酸化等生物学过程。以上结果表明,TCP对稀有鮈鲫具有明显的肝脏毒性效应.     

不同实验条件下稀有鮈鲫胚胎的自然受精率和孵化率

以中国本土鱼种稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus)胚胎为实验生物,研究稀有鮈鲫胚胎在正常光照条件下(温度(26±1)℃,自然光照)和光照周期颠倒条件下(温度(26±1)℃,光照周期为12 h(暗):12 h(光))的96 h自然受精率和孵化率,并在放大倍数为40倍的体视显微镜下观察稀有鮈鲫在胚胎发育过程中的形态发育时序及特征。结果表明,在光照周期颠倒和(26±1)℃条件下,9次重复试验的稀有鮈鲫胚胎自然受精率和孵化率平均值分别为92.2%和92.8%,变异系数(CV)分别为5.65%和6.21%,比正常光照和(26±1)℃条件下稀有鮈鲫胚胎的自然受精率和孵化率更高,为鱼类胚胎试验提供更高质量的胚胎。稀有鮈鲫胚胎的形态发育时序及特征满足胚胎试验观察的需求,可在特定的时间点观察特定表征。     

化学品生态毒性测试鱼类模式生物的应用与展望

水生生物毒性测试广泛应用于评估化学品的水生态环境安全,而鱼类生态毒性数据为水生生态风险评估与风险管理提供基础。本文总结了现有的鱼类水生毒性测试标准及常用的物种。阐述了常用水生鱼类模式生物,如斑马鱼Danio rerio、青鳉鱼Oryzias latipes、黑头软口鲦Pimephales promelas等作为模式鱼类的特征及在生态毒性测试中的应用。环保部7号令推荐稀有鮈鲫Gobiocypris rarus作为中国本土生物在水生毒性测试中使用。目前公开发表的利用稀有鮈鲫的水生毒性研究多集中在急性毒性方面,对其他类型的研究如法规毒理相关的长期慢性毒性有待开展。     

城市污水处理厂进出水中类雌激素暴露影响评价

以稀有鮈鲫（Gobiocypris rarus）为模型动物,利用卵黄蛋白原（VTG）和生长发育指标作为类雌激素污染的生物标志物,评价了沙湖污水处理厂进出水中类雌激素暴露对稀有鮈鲫仔鱼的影响.结果表明：暴露21d后,未稀释进水和一级处理出水对稀有鮈鲫仔鱼VTG有显著诱导,各级处理水对稀有鮈鲫的生长发育也造成了一定的影响,在进水和一级处理出水暴露组中有死亡现象发生.以17β-雌二醇（E2）为阳性对照,对稀有鮈鲫VTG的诱导作标准曲线,计算进水以及各级出水的类雌激素E2的活性当量,发现污水处理厂一级和二级处理工艺对污水的类雌激素活性的去除率分别为47%和95%以上.表明在现有污水处理工艺中,二级处理工艺可去除大部分的类雌激素,而一级处理工艺却不能有效去除类雌激素.     

低浓度五氯酚暴露对稀有鮈鲫体内SOD活性、GSH和HSP70含量的影响

为筛选检测低浓度五氯酚(PCP)对水生生物毒性效应较敏感的指标,将稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus)暴露于浓度分别为0.5、1.5、5.0、15和50μg·L-1的PCP中2、7、14、21d,同时设乙醇对照组,检测稀有鮈鲫体内(整体匀浆)超氧化物歧化酶(SOD)活性、谷胱甘肽(GSH)、热激蛋白70(HSP70)含量等生化指标.结果表明,相同暴露时间下,随着PCP暴露浓度的升高,SOD活性均表现为先抑制后激活趋势,GSH和HSP70含量无明显变化;相同暴露浓度下,随着PCP暴露时间的延长,SOD活性均表现为先激活后抑制趋势,GSH和HSP70含量无明显变化.初步认定相对于GSH、HSP70含量,SOD活性的变化可以更有效地反映低浓度PCP对稀有鮈鲫的毒性效应.     

Acute/chronic ratios to estimate chronic toxicity from acute data

Acute toxicity of 25 narcotic compounds to D. magna was determined in this paper. Acute/ Chronic Ratios (ACRs), which are often used to estimate chronic toxicity from acute toxicity data, are discussed based on Quantitative Structure‐Activity Relationships (QSARs) of the compounds between both acute and chronic toxicity data and n‐octanol/water partition coefficients, and an improved equation is derived to estimate chronic toxicity data from acute toxicity data. Application of the improved equation and ACRs is illustrated for D. magna and fathead minnow to estimate chronic toxicity from acute toxicity.     

新兴海洋生态毒理学模式生物——海洋青鳉鱼(Oryzias melastigma)

海洋污染日益加剧,适用于海洋生态毒理学研究的鱼类模型的建立意义重大。海洋青鳉鱼(Oryzias melastigma)在培养条件、生理和分子信息等方面的优势使其正成为海洋生态毒理学研究领域的代表性潜在模式生物。阐述了海洋青鳉鱼在海洋生态毒理学研究中的优势,系统介绍了海洋青鳉鱼在毒理学研究中的应用现状,并着重介绍了其在分子毒理学中的应用,最后对海洋青鳉鱼在海洋生态毒理学中的研究方向进行了展望。     

稀有鮈鲫Ras信号通路相关基因的克隆、序列分析及其组织分布

Ras基因是一类在生物进化过程中较为保守的原癌基因,在多种细胞生命活动中起到细胞增殖、分化和细胞骨架构建等重要作用。本文克隆了稀有鮈鲫Ras信号通路相关的k-ras、n-ras、pik3cd、pin1和raf1基因的部分c DNA片段,并分析了其序列。序列分析结果表明,k-ras的氨基酸序列与鲤鱼相对应的氨基酸序列同源性最高,为99%;n-ras、pik3cd、pin1和raf1的氨基酸序列均与斑马鱼相对应的氨基酸序列同源性最高,分别为99%、87%、96%和97%,结果表明稀有鮈鲫与鲤鱼、斑马鱼的亲缘关系较近。组织表达分析表明,k-ras、n-ras、pik3cd、pin1和raf1基因在肝脏、鳃、肾脏、脑和性腺等组织中具有表达差异性。本文为研究环境污染物对鱼类致癌作用机制和安全性评估提供分子生物学基础和科学依据。