[00333950]典型取代苯类污染物生物标志物系统研究

取代芳烃类化合物多属有毒害作用的有机污染物,随着工业废水、农业径流水、生活污水流入水体,对水生生物的生长、发育和繁殖构成危害,破坏了水生生态系统平衡,而且对人体健康有潜在危害。研究结果显示,在取代苯类有机污染物的胁迫下,环境中有很多生物指示物受到不同程度的影响,而对这些受胁迫调节表达的基因深入研究发现,这些调节发生在多个层次上,比如：转录水平、转录后水平、翻译水平和翻译后水平等。从感受有机污染物胁迫到调节基因表达之间存在的多层次性,解释了环境指示生物响应重金属、有毒物质胁迫等多种胁迫时,错综复杂的响应网络。深入研究水生生物对有机污染物响应机理,有助于挖掘分子标志物应用于环境污染物的监测和利用分子生物学技术进行生物修复。国内外关于取代苯类污染物对水生物毒性的研究主要集中发光菌、藻类、大型蚤类、甲壳类、鱼类上,而对于底栖动物的研究还未见报道。摇蚊是一种分布广泛且种类数量众多的底栖生物,常作为水体质量监测的重要指示生物。因此,在中国水中优先控制污染物黑名单的基础上,按照取代基的类型、位置及取代基个数的不同筛选出12种取代苯化合物,以摇蚊中的优势种红裸须摇蚊和花翅摇蚊为研究对象,在种群、个体、生化、分子四个生物水平上研究了典型取代苯对摇蚊的生态毒理效应。本文研究结果不仅对于深入了解取代苯类有机污染物的生态毒性具有重要的意义,同时可为水质标准的制定和生态风险评价提供依据。 本研究以取代苯单一毒性24 h的LC50为基准,按等比毒性配比测定了19组二元取代苯对红裸须摇蚊4龄幼虫的联合毒性,并利用4种指数评价方法对联合效果进行了定性评价。根据取代苯对摇蚊急性毒性结果结合摇蚊受到取代苯类有机物胁迫时的中毒症状,筛选出几种典型的取代苯,系统的研究了亚致死剂量（0.4 mg/L、4 mg/L、40 mg/L）典型取代苯对摇蚊幼虫体内6种生物化学标志物（SOD 、CAT、GST、CarE、ACP/ALP）的影响,研究结果表明：摇蚊幼虫暴露于取代苯溶液后,其体内的生物标志物（SOD 、CAT、GST、CarE、ACP、ALP）都会对取代苯的胁迫做出响应：对于暴露时间最为敏感的指标是SOD和CarE;暴露6 h,摇蚊体内SOD和CarE就会对苯酚和对氯苯酚的胁迫做出应答。对于浓度最为敏感的指标是SOD,摇蚊体内的SOD在0.4 mg/L就会对对氯苯酚和对苯二胺的暴露做出响应。对于剂量效应响应最为明显的指标是GST和CarE,暴露24 h,摇蚊体内的GST和CarE均随着浓度增加,活性被诱导增强。综合时间-剂量效应以及酶受到激活和抑制的程度来看,6种生物化学指标对于取代苯胁迫的敏感性大小依次为SOD＞CAT＞GST＞CarE＞ALP＞ACP。本成果还利用第二代测序技术Solexa分析了苯酚胁迫对摇蚊基因表达差异,苯酚处理组和对照组中基因转录水平差异2倍以上的基因（FDR＜0.001）共有10 724个。其中8390个基因转录水平大于2倍,2334个基因转录水平差异小于2倍。进一步分析显示3121个基因表达水平差异在5倍以上,1139个基因表达水平差异在5倍以下,60.28%的基因表达水平在5倍之间。Unigene表达差异20倍以上的基因共有472个。通过DEGs富集性分析苯酚胁迫下的生物通路。5091个上调基因和3055个下调基因参与了238个通路,这些通路主要是代谢通路和信号转导通路。实时荧光定量PCR分析表明基因表达水平和Solexa测序分析的表达水平趋势是一致的,但两者之间的表达水平差异程度存在差异。相关研究已发表研究论文7篇,其中包括在PLOS ONE等SCI刊源论文4篇,出版专著1部。