孟安明透过斑马鱼探索生命奥秘

在这个放满上千个海蓝色鱼缸的房间里,饲养着几万条斑马鱼。这种鱼最长也不过人的一个小拇指长,身上有着浅浅的斑斓花纹。正是以这种小小鱼类的胚胎发育过程为研究对象,孟安明带领科研团队揭示了多个新基因在脊椎动物胚胎的胚层和组织器官形成中的功能和作用机理。     

T-2 toxin induces developmental toxicity and apoptosis in zebrafish embryos

T-2 toxin is one of the most important trichothecene mycotoxins occurring in various agriculture products. The developmental toxicity of T-2 toxin and the exact mechanism of action at early life stages are not understood precisely. Zebrafish embryos were exposed to different concentrations of the toxin at 4-6 hours post fertilization （hpf） stage of development, and were observed for different developmental toxic effects at 24, 48, 72, and 144 hpf. Exposure to 0.20 Ixmol/L or higher concentrations of T-2 toxin significantly increased the mortality and malformation rate such as tail deformities, cardiovascular defects and behavioral changes in early developmental stages of zebrafish. T-2 toxin exposure resulted in significant increases in reactive oxygen species （ROS） production and cell apoptosis, mainly in the tall areas, as revealed by Acridine Orange staining at 24 hpf. In addition, T-2 toxin-induced severe tail deformities could be attenuated by co-exposure to reduced glutathione （GSH）. T-2 toxin and GSH co-exposure induced a significant decrease of ROS production in the embryos. The overall results demonstrate that T-2 toxin is able to produce oxidative stress and induce apoptosis, which are involved in the developmental toxicity of T-2 toxin in zebrafish embryos.     

聚苯乙烯微塑料长期暴露对海水青鳉(Oryzias melastig-ma)亲代生长、繁殖及子代发育的影响

微塑料污染是近年来受到国际社会广泛关注的海洋环境问题之一,由微塑料造成的生态和人类健康风险不容小觑,但微塑料对鱼类的长期危害目前尚无定论.为评估微塑料颗粒对海洋鱼类的长期影响,选取塑料生产和环境中常见的聚苯乙烯(polystyrene,PS)为研究对象,对海水青鳉(Oryzias melastigma)60 dph(days post hatching,dph)幼鱼进行了为期50 d的长期暴露,系统研究PS暴露对海水青鳉亲代的生长、繁殖和子代胚胎发育等的影响.结果显示,在粒径为10μm、浓度为1×104 parti-cles·L-1和1×105 particles·L-1暴露条件下,PS处理组亲代体长和体质量的改变与对照组相比无显著差异,PS暴露未显著影响亲代性成熟进程和受精过程;PS暴露未显著影响子代胚胎心率和孵化时间,但能显著降低子代孵化率,造成胚胎发育畸形.上述结果表明,PS长期暴露对亲代生长和繁殖未产生明显影响,但对子代的胚胎发育具有不利影响,研究结果为科学评估海洋微塑料污染的生态风险提供了重要参考.     

联苯胺类化合物对斑马鱼胚胎发育毒性的初步研究

应用斑马鱼胚胎发育技术,对4种联苯胺类化合物(联苯胺、3,3'-二甲氧基联苯胺、3,3'-二甲基联苯胺、3,3'-二氯联苯胺)的毒性进行了测定.结果表明,这4种化合物对斑马鱼胚胎发育均有明显抑制作用,可以造成仔鱼畸形甚至死亡,具有特定的最敏感毒理学终点及作用时间;联苯胺苯环上的取代基可以增强联苯胺的亲电作用或亲核作用,从而增强其胚胎毒性,其中尤以卤代产物(3,3'-二氯联苯胺)最为显著.其毒性排列顺序大致为:3,3'-二氯联苯胺>3,3'-二甲基联苯胺>3,3'-二甲氧基联苯胺>联苯胺;4种联苯胺的斑马鱼胚胎毒性数据与lgKow没有显著相关性,推测这4种联苯胺的毒性机理属体内反应型,毒物参与生理代谢.     

胚胎绒毛膜对微塑料颗粒与镉联合作用的影响

利用胚胎发育技术和代谢组学技术,以100nm（n-PS）和70~250μm（μ-PS）两种粒径的聚苯乙烯（Polystyrene,PS）颗粒为研究对象,从微塑料与胚胎绒毛膜相互作用这个角度,探讨了不同粒径微塑料颗粒和镉（Cd）对斑马鱼胚胎发育联合毒性的差异.结果表明,Cd单独暴露、及其与n-PS和μ-PS联合暴露中,胚胎绒毛膜上Cd的蓄积量分别为3.82,13.66,11.35mg/g,而这三个暴露组中Cd在胚胎体内的含量分别为0.24,0.16,0.20mg/g.n-PS更为显著地增加了Cd在胚胎绒毛膜上的蓄积、降低了Cd在胚胎中的含量（P<0.01）.但是μ-PS却更大程度地降低了Cd的胚胎发育毒性（P=0.006）.代谢组学的数据证实,由于PS颗粒对胚胎绒毛膜堵塞作用,纳米PS颗粒能够促进Cd作用下胚胎的氧化压力和细胞的能量需求.因此,胚胎绒毛膜在微塑料对水生生物早期发育的毒性研究中起着重要作用.本研究能够为微塑料在环境中的生物可利用性和效应研究提供一些新的思考方向.     

苏云金芽孢杆菌BtZ01对小鼠胚胎和胚后发育的影响

为了探讨苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)Bt Z01对小鼠胚胎发育和胚后生长发育的影响,将48只孕鼠随机分组,试验组饲喂浓度分别为106CFU·m L-1、108CFU·m L-1、5×109CFU·m L-1的Bt Z01菌液,并设灭菌水为对照组。采用行为致畸学方法检查Bt Z01对小鼠胚胎和胚后发育的影响并制作脏器切片,测量脏器指数等指标。结果表明,与对照组相比,各试验组小鼠在胚胎和胚后发育各阶段体重和体长无显著差异(P0.05),胚胎畸形发生率无增加,骨骼染色观察发现高剂量组小鼠后囟门显著大于其他3组(P0.05)。18 d与48 d小鼠部分脏器指数存在显著差异,但病理切片观察发现仅高剂量组肾脏有病变发生。试验结果表明,苏云金芽孢杆菌Bt Z01在浓度为108CFU·m L-1及以下时对小鼠胚胎发育及胚后生长发育无不良影响。     

四溴双酚A对斑马鱼胚胎体内外发育的毒性效应

四溴双酚A(TetrabromobisphenolA,TBBPA)是广泛使用的溴阻燃剂,在环境中普遍存在.采用斑马鱼胚胎体内外微环境模拟实验,研究了TBBPA对斑马鱼(Danio rerio)胚胎体内外发育的影响.结果发现,斑马鱼胚胎直接暴露在TBBPA溶液中,会造成胚胎心包囊水肿、尾部延伸不全等畸形或使胚胎死亡;当TBBPA浓度高于1.6mg·L-1时,处理斑马鱼胚胎的致死率显著升高,与对照组有极显著差异(p<0.01),且致死效应主要发生在24h内.当TBBPA浓度为6.4mg·L-1时,斑马鱼胚胎在48h内全部死亡.在TBBPA浓度大于0.4mg·L-1的各组中,24h内斑马鱼胚胎在20s内的活动频率明显降低;当胚胎直接接触TBBPA48h,表现出的主要毒性效应为胚胎心包囊水肿,但胚胎的心率没观察到异常变化.当斑马鱼胚胎发育到72h时,TBBPA引起斑马鱼胚胎毒性的主要特征是心包囊水肿和脊柱畸形.另外,TBBPA处理后斑马鱼胚胎的孵化率和生存率均显著降低,这表明斑马鱼胚胎直接暴露在TBBPA污染的环境中,会出现明显的发育障碍,主要表现为心脏功能受损和致死效应,这些毒性特征有显著的剂量-效应关系.当成年亲代斑马鱼暴露在TBBPA溶液(1.5mg·L-1)中3～7d后,子代胚胎的发育表现出明显的毒性效应,其胚胎发育到24h和72h时的致死率均呈现一定的时间-效应关系;72h时的死亡率与对照组有极显著差异,子代胚胎的孵化率降低,但没有统计学差异;但子代胚胎的致畸率却显著升高,并呈现显著差异.研究结果表明,水体中残留的TBBPA对体内外斑马鱼胚胎的发育均有直接影响,对于鱼类的生殖和发育具有潜在的危害.     

龙眼胚珠多胺含量变化与胚胎发育的关系

研究了龙眼胚胎发育与多胺(PAs)含量的关系.结果表明:正常发育的胚珠中多胺含量在胚胎发育的各个时期均高于败育胚珠.多胺含量在花后d10最高,其中腐胺(Put)约占多胺总含量的65%;以后各发育阶段多胺含量逐渐下降,其中d31~38下降幅度明显.不过,亚精胺(Spd)除d10外在正常胚珠中含量也大于败育胚珠.(Spd Spm)/(Put)和(Spm)/(PAs)比值变化与龙眼胚珠的发育有直接关系,表现为较高比值有利于胚胎发育,反之则抑制胚胎发育.多胺合成高峰先于核酸和蛋白质,推测多胺可能通过与核酸的相互作用参与核酸和蛋白质的合成和调节.图3表1参12     

12种常见农药对海胆胚胎发育的毒性影响

为了研究低浓度下农药对海胆胚胎的毒性影响,以及正辛醇/水分配系数(LogP)与致死率的关系,实验研究了12种常见农药(阿维菌素、硫丹、除虫脲、甲氰菊酯、三环唑、使它隆、抑霉唑、戊唑醇、磺胺吡啶、磺胺甲噁唑、磺胺二甲嘧啶和磺胺嘧啶)在低浓度(0.01mg.L-1)下对光棘球海胆(Strongylocentrotus nudus)胚胎发育的急性毒性影响.结果显示:1)实验浓度下,磺胺吡啶、三环唑、磺胺嘧啶和抑霉唑分别对受精膜举起期、2细胞期、上浮囊胚期和棱柱幼体期相对致死率最高,分别达到3.70%、6.19%、5.84%和6.07%.2)农药对海胆胚胎发育存在低剂量有毒物质的刺激作用(Hormesis现象).3)在海胆胚胎各发育期,LogP与相对致死率呈现一定的负相关性,即随着LogP的增加,各农药对海胆胚胎的相对致死率逐渐下降.     

久效磷对细小色矛线虫胚胎发育和繁殖的影响

采用平板静态毒性实验方法,研究了久效磷对细小色矛线虫(Chromadorina germanica)的急性毒性及胚胎发育和繁殖的影响,并探讨了其毒性作用机制.结果表明,久效磷对C. germanica 的24,48,96h的LC50分别为66.42,36.94,16.03 μmol/L.对C. germanica繁殖具有显著的抑制作用:1.0μmol/L久效磷暴露组子一代的数量急剧减少,仅为对照组的52.9%,10μmol/L暴露组则完全抑制了产卵和子一代的产生.对C.germanica的胚胎毒性主要表现为胚胎发育时间的延迟:0.1,1.0,10.0μmol/L久效磷暴露组胚胎发育持续时间比对照组的17.05h分别延长了1.24,1.92,1.96h,呈剂量-效应关系,且10.0μmol/L久效磷完全抑制了卵的孵化.久效磷对C. germanica精巢和卵巢超微结构的损伤,导致了精子和卵子质量下降.因此,久效磷导致C.germanica的胚胎发育持续时间的延长和精子、卵子质量下降是其子一代数量急剧减少的主要原因之一.