人工纳米材料对斑马鱼生态毒理效应研究进展

随着纳米技术的快速发展,人工纳米材料在光电、生物医药、化妆品等诸多领域得到了广泛应用。人工纳米材料在生产、使用和废弃处理等过程中,不可避免地通过水体、土壤、大气等进入环境,其对环境产生的生态效应逐渐引起国内外的广泛关注。斑马鱼(Danio rerio)作为一种重要的脊椎模式生物,在环境毒理学研究中应用广泛,可以作为检测人工纳米材料生态毒理效应的一种重要工具。本文介绍了人工纳米材料对水生态环境的影响及斑马鱼在生态毒理学研究中的优势,总结了其对斑马鱼的毒性效应,主要包括急性毒性和对个体发育的影响、对组织细胞及基因表达的影响,分析了人工纳米材料对斑马鱼的毒性机制,以期为人工纳米材料毒理学研究提供基础信息。     

六种表面活性剂对斑马鱼胚胎发育的毒性效应

为评价六种常见农药表面活性剂对水生生物的风险,采用斑马鱼胚胎发育技术,研究其对斑马鱼胚胎的致死效应和致畸效应.结果表明,NP-10、OP-10、农乳700、农乳602、农乳1602、宁乳33对斑马鱼胚胎的致死中浓度分别为16.44、21.13、55.86、8446、109.90、120.08 mg·L-1,其中NP-10对斑马鱼胚胎急性毒性最大,宁乳33毒性最低;随着染毒剂量的增加,斑马鱼胚胎孵化率逐渐降低,致畸率逐渐提高,六种表面活性剂显示出相似的趋势,处理浓度与胚胎孵化率(致畸率)之间存在剂量-效应关系;NP-10、OP-10、农乳700处理组均诱导斑马鱼胚胎出现躯干侧翻、游囊关闭、躯干弯曲症状;农乳602、农乳1602、宁乳33处理组出现躯干侧翻、游囊关闭症状.     

水体突发性重金属污染胁迫下斑马鱼的行为反应分析

研究了斑马鱼在不同程度突发性的Zn2＋和Cr6＋胁迫下的行为反应,采用计算机视觉技术量化研究斑马鱼游动行为数据。结果表明,在Zn2＋和Cr6＋的突发性胁迫中,斑马鱼的行为反应快速且敏感,游动行为与污染物种类、质量浓度和暴露时间直接相关,并表现出比较相似的行为变化规律;随着胁迫程度的增加,斑马鱼游动速度的变化幅度增大,反应时间缩短,且其变化曲线符合生物行为的环境压力模型。斑马鱼的行为变化远远提前于生物的病理损伤或死亡,可利用斑马鱼暴露于污染物时的行为变化实现在线水体突发性重金属污染事故的监测预警。     

丙烯酰胺对斑马鱼各器官的毒性作用及生殖细胞的DNA损伤

在我国,聚丙烯酰胺(PAM)主要应用于石油开采,其长期暴露于环境中可以降解成有毒的丙烯酰胺(AM)。为探究在降解过程中AM的毒性作用,选择斑马鱼作为受试动物,进行AM长期毒性暴露40 d,考察了对斑马鱼的肝脏、脑组织、心脏、腮等器官的影响情况。结果表明:在2.04 mg·L~(-1)、6.12 mg·L~(-1)和18.36 mg·L~(-1)暴露浓度下,形态学观察斑马鱼的鳃丝,鳃小片和鳃细胞有严重的受损现象;随着浓度的升高斑马鱼肝脏、脑组织和心脏中MDA含量、LDH活力的升高,SDH和Na+-K+-ATPase活力的降低,均对其肝脏、脑组织和心脏造成氧化损伤作用,从而影响了斑马鱼体内细胞能量代谢过程。采用彗星试验检测斑马鱼的生殖腺细胞DNA损伤,结果显示暴露于浓度为2.04 mg·L~(-1)~18.36 mg·L~(-1)的AM后,斑马鱼的DNA损伤均表现为显著差异(P0.01)。上述研究结果均确定了AM对斑马鱼的毒性效应并可造成其生殖腺细胞的DNA损伤。     

林丹短期暴露下的斑马鱼（Brachydanio rerio）组织学变化

以斑马鱼(Brachydaniorerio)为受试生物,初步探讨了林丹对斑马鱼的急性毒性以及不同浓度(0.01μg·L-1、1.0μg·L-1、100.0μg·L-1)的林丹暴露36d后对斑马鱼鳃和肝组织结构变化的影响.结果表明,林丹对斑马鱼96h-LC50为97.98μg·L-1,95%可信限为94.38￣101.72μg·L-1.当林丹浓度为0.01μg·L-1时,斑马鱼的鳃和肝组织结构未发生明显变化,而暴露在1.0μg·L-1和100.0μg·L-1林丹溶液中的斑马鱼的鳃和肝组织结构变化显著.斑马鱼鳃组织变化为:上皮细胞残损、脱落,鳃小片上皮细胞水肿,柱细胞变形.斑马鱼肝组织变化为:部分肝细胞肿大,细胞核萎缩变形或偏离细胞中心,胞质疏松,空泡明显增加,细胞质中可见脂沉积.与1.0μg·L-1林丹暴露相比,暴露在100μg·L-1林丹溶液中的斑马鱼鳃和肝组织结构受到的损害更为严重.     

环境剂量磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯多代暴露对斑马鱼子代仔鱼的神经发育毒性

为探究环境剂量磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯(TDCIPP)多代暴露对生物体的影响,选取斑马鱼为模型,研究了斑马鱼暴露于0、3、30和300 ng·L~(-1)TDCIPP至3代后,对每一代子代5 dpf仔鱼神经发育的毒性效应。研究结果表明,F0代暴露于300ng·L~(-1)TDCIPP 120 d后所产F1代仔鱼的孵化率显著性下降,存活率显著性降低;但对F2代和F3代仔鱼的这些终点指标均无显著性影响。运动行为结果表明,F0代暴露于3和300 ng·L~(-1)TDCIPP 120 d会导致F1代仔鱼在光暗周期刺激下的游泳速度受到抑制,并伴随着神经元发育基因(ngn1)以及轴突生长标志基因(α1-tubulin、netrin1b和zn5)的显著性上调,相关性分析表明,游泳速度的抑制与ngn1、α1-tubulin和zn5这3个基因的表达显著相关。但对F2代仔鱼,仅300 ng·L~(-1)TDCIPP导致其游泳速度在黑暗刺激下显著性下降,且导致神经发育和再生相关基因(elavl3、gap43、gfap和shha)表达量显著性下降,但游泳速度的下降与基因表达无显著相关性。继续暴露至F3代仔鱼时,TDCIPP暴露对运动行为不再有显著影响。研究表明,环境剂量TDCIPP多代暴露对子代仔鱼具有神经发育毒性,表现为运动行为受损和神经发育相关基因表达量的改变,但毒性效应随着暴露代数的增加而减弱。     

利用转基因斑马鱼探究四溴联苯醚(BDE-47)的神经毒性作用

为探究2,2’,4,4’-四溴联苯醚（BDE-47）对斑马鱼的早期神经毒性作用，采用中枢神经特异性标记的转基因斑马鱼Tg(elavl3:EGFP)作为模式生物，研究了BDE-47短期暴露对斑马鱼幼鱼的运动行为轨迹、中枢神经发育和神经发育关键基因表达的影响。结果表明，BDE-47暴露6 d后，5和10μmol/L暴露组斑马鱼幼鱼运动行为和神经发育关键基因（elavl3和mbp）的表达受到显著抑制，同时斑马鱼幼鱼的神经细胞的发育受到显著抑制。结果提示，神经系统特异性标记的转基因斑马鱼可作为一种筛选神经毒性化合物的理想动物模型，BDE-47对斑马鱼具有早期神经发育毒性。     

加拿大提出对转基因种子专利的疑问

加拿大最高法院的一项裁决，某公司注册的一项基因专利权覆盖了所有含有该基因产品的使用，这可能增加了关于转基因作物法律地位的确定性，但是该裁决突出和提高了在此问题上的政治冲突。     

转基因大豆对生物多样性的影响

近几年我国进口的大豆中有大量的转基因大豆，它是否会对我国大豆的品种资源和生物多样性造成影响已引起有关方面的高度重视。本文以孟山都抗草甘膦转基因大豆为例，从大量的国外文献中归纳出转基因大豆对生态环境所产生的负面影响；同时，为保护我国大豆的品种资源，墨西哥玉米基因污染事件也应引以为鉴。