氟蟲腈作為苯吡唑類殺蟲劑,因具有高效的殺蟲活性,而一度被廣泛地使用。但由于氟蟲腈對環境中非靶標生物,尤其是水生生物造成嚴重危害,因此,多個國家已經限制其在農業上的使用。氟蟲腈在環境中的殘留所引發的對非靶標生物的高毒性成為環境科學領域研究的熱點話題。本文通過二代測序、實時熒光定量PCR(qPCR)及流式細胞術等方法,研究了氟蟲腈對斑馬魚幼魚發育早期階段的急性毒性作用以及氧化脅迫和神經信號傳導相關基因的表達影響;氟蟲腈誘導斑馬魚幼魚的DGE表達譜分析及相關轉錄因子的初步探究;以及氟蟲腈對人SH-SY5Y和HaCaT細胞的毒性作用,并且結合表型變化初步探索了氟蟲腈的毒性機理。本文得到結果如下:1.發育75 hpf的斑馬魚幼魚在氟蟲腈中暴露96 h后的死亡率和畸形率顯著升高,對應的LC_(50)和EC_(50)值分別為460μg/L和340μg/L;骨骼發育受到抑制導致體長顯著變短;死亡率、畸形率及體長變化與氟蟲腈濃度之間均呈現一定濃度依賴的關系。2.亞致死濃度下,斑馬魚幼魚對氟蟲腈產生了氧化應激反應。CAT、CES、GST、POD、SOD酶活性在濃度分別為0.5、5、50、100μg/L的氟蟲腈處理72 h后均有不同程度的升高,且隨著氟蟲腈脅迫濃度的升高,酶活性均呈現先升高后降低的特征,都在氟蟲腈濃度為5μg/L時,酶活性達到最大值。3.亞致死濃度下,氟蟲腈影響了斑馬魚幼魚神經信號傳導相關基因ache、chat、glrba的表達。氟蟲腈濃度分別為5、10、50、100μg/L時,基因的相對表達量均呈現隨著暴露時間延長而升高。4.在環境濃度下,發育75 hpf的斑馬魚幼魚在濃度為0.5、5、50μg/L的氟蟲腈誘導72 h后的DGE表達譜分析結果顯示,我們獲得了一個高質量的DGE測序結果;3個濃度氟蟲腈誘導下分別得到的差異表達基因數為58、75和98,其中上調基因數分別為2、4和7,下調基因數分別為56、71和91,各濃度下共同的差異表達基因數為44個,其中有9個為轉錄因子AP-1蛋白家族的編碼基因;各濃度誘導下分別得到了12、112和23個顯著富集的GO條目,包含生物過程和分子功能兩個GO分類,各濃度誘導下共同富集到的GO條目主要涉及到細胞增殖、脂肪細胞代謝及轉錄因子活性;分別獲得了7、6、9個顯著富集的通路,其中HTLV-Ⅰinfection(ko05166)、Osteoclast differentiation(ko04380)和Hepatitis B(ko05161)為各濃度誘導下共同富集到的通路;qPCR驗證結果顯示,15個基因的相對表達量與DGE所得結果展現出高度的一致性,其Pearson’s相關系數r=0.97018且P0.001。5.分析了轉錄因子JDP2、Fosab和MIDN的編碼基因在環境濃度為50μg/L的氟蟲腈誘導下72 h后的相對表達量。JDP2和Fosab兩個轉錄因子分別調控破骨細胞的生成與分化,推測jdp2b和fosab基因的顯著下調表達能影響斑馬魚幼魚的骨骼生長和發育,從而導致幼魚脊柱彎曲或體長變短;JDP2能抑制細胞增殖及原癌基因的轉化,推測jdp2b基因顯著下調對發育早期的斑馬魚幼魚有致癌風險;midn基因的相對表達量與氟蟲腈的環境濃度呈現劑量依賴的關系,可以成為斑馬魚幼魚對環境濃度氟蟲腈響應的新的潛在生物標記物;此外,MIDN是帕金森病致病機制中重要的調控因子,推測氟蟲腈誘導的midn基因的顯著下調表達有誘發魚類等脊椎動物出現類似帕金森病的風險。6.SH-SY5Y和HaCaT細胞都可以響應氟蟲腈誘導而導致細胞存活率顯著下降,且呈負相關性,HaCaT細胞對氟蟲腈誘導表現得更加敏感;兩種細胞的凋亡率都隨氟蟲腈濃度升高而升高,且隨著氟蟲腈作用時間的延長細胞凋亡率也在升高,表明氟蟲腈對這兩種人源細胞具有一定的毒害作用,且這種毒害會隨著時間延長而累積。
【圖文】：

圖 1.1 氟蟲腈化學結構式Fig. 1.1 chemical formula of fipronil相對密度 1.48-1.63（20℃），熔點 200-201℃。mg/L（20℃，，pH9）。易溶于有機溶劑，20℃下2 g/L，正己烷 0.028 g/L 等（李莎莎, 2015）。

圖 1.2 氟蟲腈在環境中的主要代謝途徑Fig. 1.2 Main metabolic pathways of fipronil in the environment腈的作用機理的活性很高并十分廣譜，主要作用方式是胃毒，另外有觸殺及中度內吸
【學位授予單位】：中國農業科學院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X171.5

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本文編號：2605509