含吡啶类腈类医药中间体废盐对海洋青鳉鱼胚胎的毒性效应

工业废盐是化工生产过程中产生的副产结晶盐。农药、医药等精细化工行业的生产中往往伴随着大量废盐的产生,《国家危险废物名录》中明确将多种化学制药、农药生产过程中产生的废盐列为危险废物。然而,由于处理成本高昂和处置能力不足,废盐限制了企业的健康发展。在《危险废物环境管理指南化工废盐》中明确了工业废盐无害化排海的相关要求,但目前仍缺少相关领域的实验研究。海洋青鳉鱼(Oryzias melastigma)具有与斑马鱼类似的研究特征优势,是国际生命科学学会(ILSI)与健康和环境科学研究所(HESI)认定的海洋生态毒理学的重要研究工具。研究了含吡啶类腈类医药中间体废盐和经过实验室处理后的除杂盐对海洋青鳉鱼胚胎的急性毒性、发育毒性以及对抗氧化系统、免疫系统的影响。结果表明,废盐暴露对海洋青鳉鱼胚胎的生存和发育有显著影响并造成系统性损伤,而除杂盐对海洋青鳉鱼胚胎没有较大影响。本研究为废盐排海提供了基础的理论支持,也为后续实验开展提供了良好的思路引导。

布洛芬对海洋青鳉鱼生命初期毒性效应

为探究布洛芬(Ibuprofen,IBP)对海洋青鳉鱼(Oryzias melastigma)早期生命阶段的毒性效应,将海洋青鳉鱼胚胎在不同浓度(0、1、10、100、1000μg·L^(-1))IBP溶液中暴露至孵化后的第30天(未孵化胚胎暴露20 d).观察统计胚胎的孵化率、孵化时间、心率、仔鱼30 d存活率以及体长体重等发育参数,并检测胚胎的抗氧化酶(超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)、谷胱甘肽巯基转移酶(Glutathione S-transferase,GST))活性、抗氧化剂(还原型谷胱甘肽(glutathione,GSH))、氧化产物(丙二醛(malonic dialdehyde,MDA))浓度和神经递质降解酶(乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase,AChE))活性变化,以评估IBP对海洋青鳉鱼早期生命阶段的发育毒性、抗氧化系统以及神经递质系统的影响.结果表明,1μg·L^(-1)IBP对海洋青鳉鱼胚胎及仔鱼不存在发育毒性,其余各浓度导致胚胎孵化率、孵化时间、心率和仔鱼存活率降低,所有浓度下仔鱼体长体重均未变化;在第5天时,随浓度升高,SOD活性和GSH含量呈下降趋势,CAT、GST活性和MDA含量先上升后下降,第8天时各指标趋于正常;IBP浓度的升高导致AChE活性先增加后降低.综上,环境相关浓度下的IBP对海洋青鳉鱼胚胎及仔鱼不存在发育毒性,各浓度IBP均会导致胚胎产生氧化应激和神经毒性效应.

活动范围对青鳉鱼(Oryzias latipes)运动模式的影响

重尾分布现象广泛存在于自然界的各种生物运动模式之中,重尾分布现象会随环境的变化而变化。鱼类为适应生存环境,往往会选择更加高效的个体运动模式。以青鳉鱼(Oryzias latipes)为研究对象,在相同浅水条件(5 cm)下,控制其活动范围,探究青鳉鱼在不同水域面积(1.0 m×1.0 m、0.6 m×0.6 m、0.4 m×0.4 m、0.2 m×0.2 m以及0.1 m×0.1 m)条件下的运动模式。利用MATLAB软件将青鳉鱼的运动轨迹转换为具体数据,通过移动速度、移动加速度、单步步长和曲率半径4个方向对青鳉鱼的运动模式进行分析,并采用对数正态分布函数对实验数据进行拟合。研究结果显示,在较小活动范围中(0.1 m×0.1 m),青鳉鱼运动模式中重尾分布现象会被抑制,并且抑制程度与活动范围的大小有直接关系,具体表现在移动速度、移动加速度、单步步长和曲率半径取值的随机性会随活动范围的缩小而降低。该研究将为解释鱼类行为提供新视角,为探究活动范围对鱼类运动模式的影响奠定基础。

海水模式种青鳉鱼(Oryzias melastigma)的胚胎发育观察

海水青鳉鱼(Oryzias melastigma)作为一种新兴的海洋模式生物,可应用于海洋生态毒理学的研究。鱼类发育的早期阶段对污染物最为敏感,海水青鳉鱼胚胎毒性分析已成为毒理学研究的重要方法,但是目前尚未见有关海水青鳉胚胎发育的有关报道,因此本研究对海水青鳉鱼的繁殖习性和胚胎发育过程进行了详细观察。利用体视显微镜对海水青鳉的早期胚胎发育过程的形态特征进行了连续的实验观察,并描述了各个发育时期的特征。在水温(26±0.5)°C的条件下,海水青鳉鱼受精卵历时220h 30min孵化出膜。胚胎发育过程分为受精卵激活阶段、受精卵胚盘形成阶段、卵裂阶段、囊胚阶段、原肠胚阶段、神经胚阶段、器官形成阶段、孵化出膜阶段8个阶段,共分为33个时期。

三唑酮对青鳉鱼和大型溞不同测试终点的毒性效应评价

以青鳉鱼和大型溞为代表性水生生物,研究三唑酮对其不同测试终点的慢性毒性效应.结果显示,以生存、生长、繁殖为测试终点,青鳉鱼的NOEC分别为76,60,5μg/L,基于大型溞蜕皮次数、生长和繁殖的NOEC分别为25,100,200μg/L.由此可见,青鳉鱼比大型溞对三唑酮的毒性更敏感.比较不同测试终点,青鳉鱼的繁殖类指标最敏感,其次是生长、生存;相比大型溞的繁殖以及幼溞的生长,其幼溞的蜕皮次数指标更为敏感.因此,低剂量长期暴露下三唑酮会对水生生物的繁殖能力造成一定的损伤,评价其水生态安全应全面考虑不同生物种群的不同测试终点,尤其是鱼类繁殖毒性效应.

海洋青鳉鱼专用型基因芯片的设计及其在生态毒理学上的应用研究

以生物芯片技术为核心,结合生态毒理学与功能基因组学的方法,制备了海洋青鳉鱼专用型生物芯片,包含180个与细胞分裂、解毒反应、缺氧反应、氧化应激反应、凋亡、生长和发育、性别决定和性腺分化以及生殖激素分泌等功能相关的基因.我们提取了雌性海洋青鳉鱼成体在正常培养和缺氧处理12周后的肝脏和卵巢组织总RNA,利用自制的基因芯片进行了基因表达谱分析,结果显示海洋青鳉鱼在缺氧压力环境下,肝脏和卵巢组织的差异性表达基因分别检测出9个和6个,表明应用此类自制良好的芯片可有效获得海洋青鳉鱼的组织特异性基因表达图谱,也将加强对海洋缺氧状态、氧化应激等反应的分子生物学机制的理解.本研究对于识别异常环境状态下的基因表达模式和组织特异性标志物,进一步开展监测海洋生态毒理因素的研究奠定良好的基础.

青鳉鱼ERRα的克隆、序列分析、组织表达及其对不同EDCs暴露的响应

内分泌干扰物质（EDCs）可以通过多种通道影响鱼类的生长、发育和繁殖,而雌激素相关受体（ERR）是一类目前没有引起足够重视的潜在致毒信号通道.本研究克隆了青鳉鱼（Oryzias latipes）ERRαmRNA全序列,并通过实时定量RT-PCR方法对其在不同组织中的表达和不同EDCs暴露下的响应进行了分析.发现青鳉鱼ERRα与其它脊椎动物ERRα氨基酸序列有较高的同源性,特别是DNA结合结构域（DBD）在从鱼类到哺乳类动物的进化过程中高度保守,配体结合结构域（LBD）序列与哺乳动物的LBD有66.4%-67.0%的序列相同.青鳉鱼ERRα与青鳉鱼雌激素受体ERα、ERβ和雄激素受体ARα、ARβ的DBD氨基酸数相同,且有较高序列相似性,但LBD的长度和序列差异较大.青鳉鱼ERRα基因有5个外显子组成,位于第14号染色体.青鳉鱼ERRα基因在各组织中广泛表达,其中在性腺、脑、脾脏、眼和肠中表达较高,且在雌雄性腺中差异表达,表明其在雌雄性别分化和性腺发育中发挥调控作用.暴露200 ng/L炔雌醇（EE2）、200 ng/L雌酮（E1）、200 ng/L己烯雌酚（DES）、100μg/L阿特拉津（AT）和200 ng/L雌二醇（E2）后,青鳉鱼精巢中ERRαmRNA水平分别显著下降至对照组的0.54、0.56、0.61、0.63和0.65倍（p〈0.05）,但暴露1μg/L三丁基锡和1μg/L三苯基锡后上升至对照组的1.34和1.35倍（p〉0.05）,表明ERRα可能参与外源EDCs影响鱼类性别分化和性腺发育的过程.此外,在青鳉鱼ERRα基因上游没有发现类似哺乳动物ERRα基因上游的类固醇激素反应元件半位点,说明鱼类ERRα基因的调控模式与哺乳类存在差异.

一种计量青鳉鱼胸鳍和尾鳍摆动频率和幅值的计算机视觉算法

青鳉鱼在饮用水安全领域具有很高的应用价值,其鱼鳍的活动状态可以反映水质的污染状况。但由于技术条件的限制,传统的方法无法实时而有效地提取到这些特征。针对这个问题,提出了一种可以高效识别并测量青鳉鱼胸、尾鳍摆动频率和幅值的计算机视觉算法。其中,为了快速地提取到这2个细节,自动阈值分割、帧差法、背景差分法、重心法、图像卷积和骨架细化等耗时极短的图像处理方法被应用到这项研究当中。初步试验显示这种算法在应用过程中是高效而可行的。它可以被广泛地应用到水环境监测领域,如研究有毒物质对青鳉鱼行为特性的影响和评估水环境的危险程度。

实时定量RT-PCR方法检测雌二醇诱导原代培养青鳉鱼肝细胞的基因表达

利用原代培养的雄性青鳉鱼肝细胞进行了相同雌二醇(E2)浓度(100nmol·L-1)下的不同时间(2、4、6、8d)和相同暴露时间(4d)下的不同浓度(1、10、100、1000、10000nmol·L-1)的雌二醇(E2)实验,采用实时定量RT-PCR方法对青鳉鱼VTG-I、VTG-Ⅱ、CHG-H、CHG-L和ERα的基因表达进行了研究.结果表明, VTG-I、VTG-Ⅱ、CHG-H、CHG-L和ERα的基因表达与E2的暴露浓度呈现很好的剂量-效应关系,且1nmo·lL-1E2暴露就能显著诱导肝细胞内VTG-I、VTG-Ⅱ、CHG-H、CHG-L和ERα的基因表达.作为生物监测雌激素活性的in vitro方法,实时定量RT-PCR的灵敏度高于其它已经发表的方法.因此,实时定量RT-PCR方法与原代培养青鳉鱼肝细胞相结合的方法在环境雌激素效应的评价上具有很大地应用潜力.

青鳉鱼DBI基因全长cDNA的克隆与蛋白结构分析

地西泮结合抑制因子(diazepam binding inhibitor,DBI)具有抑制由葡萄糖诱导的胰岛素分泌、促进胆固醇跨线粒体膜转运和调节脂肪酸合成与代谢等多种生理功能。本研究使用反转录PCR结合RACE方法克隆了青鳉鱼(Oryzias latipes)的DBI基因全长cDNA序列。该序列全长592bp,包含长度为102bp的5'端非编码区(5'-UTR),长度为220bp的3'端非编码区(3'-UTR),和长度为270bp的开放阅读框,推测其编码89个氨基酸。同源性分析结果显示青鳉鱼DBI蛋白序列与大西洋鲑、鲤鱼、斜带石斑鱼、斑马鱼、非洲爪蟾、大鼠和人的同源性分别为82%、76%、76%、75%、72%、71%和70%,说明DBI基因在脊椎动物的进化过程中非常保守。同源建模显示青鳉DBI蛋白的4个α螺旋结构围成一个脂酰CoA结合口袋,与已测定果蝇DBI蛋白具有非常相似的三级结构。本研究结果为阐明脊椎动物在进化过程中DBI分子结构的演变规律及DBI在低等脊椎动物中的作用机理等提供了有意义的科学参考。

盐度对青鳉鱼肠内Na^+-K^+-ATPase基因表达的影响

用实时定量RT-PCR(Q-RT-PCR)检测不同盐度对青鳉鱼肠内Na+-K+-ATPaseα和Na+-K+-ATPaseβ基因表达的影响。结果表明,青鳉鱼肠内Na+-K+-ATPaseα基因表达量在5 g/L1、5 g/L和25 g/L的盐水中不变,Na+-K+-ATPaseβ基因表达在15 g/L2、5 g/L的盐水中被显著抑制(P<0.05)。盐度升高抑制青鳉鱼肠内Na+-K+-ATPaseβ基因表达。

基于青鳉鱼行为的在线生物监测系统及综合预警平台建设研究

为保障水源地水质安全,实现水质综合预警,为下一步污染处置留出"提前量",开展了符合毒理学规范的标准模式青鳉鱼的养殖驯化研究。研发了基于青鳉鱼行为的在线生物监测系统;将在线生物监测系统与17项常规理化监测仪器智能化集成,构建了基于生物毒性触发机制、多项理化参数同步监测的综合预警平台。着重介绍了指示鱼种青鳉鱼的标准化驯化养殖系统、基于青鳉鱼行为的生物监测系统和与常规理化参数相结合的综合预警平台。

硝基芳烃对虹鳉鱼(Poecilia reticulata)的毒性

主要研究了2,6-二硝基甲苯(2,6-DNT)和4-硝基甲苯(4-NT)两种硝基芳烃对虹鳉鱼的急性毒性、亚急性毒性及联合毒性效应,旨在为渔业水质标准的制定与完善提供可靠的科学依据。研究表明,2,6-DNT的急性毒性大于4-NT,二者的96 h LC50值分别为(25.22±0.19)mg/L和(60.26±0.09)mg/L;亚急性毒性研究中,两种化合物的各种质量浓度在40天内,对试验动物的生长有不同程度的影响;应用Marking相加指数法评价二者的联合毒性,结果表明其联合毒性为协同。

2,6-二硝基甲苯与4-硝基甲苯对虹鳉鱼的联合毒性

以虹鱼 ( Poecilia reticulata)为试验材料 ,进行了 2 ,6-二硝基甲苯 ( 2 ,6-DNT)与 4-硝基甲苯 ( 4 -NT)的急性毒性和联合毒性研究。采用 Marking相加指数法 ( AI)及相似性参数 (λ)对联合毒性做出评价。两种评价方法得出一致的结论 :在等毒性配比的条件下 。

非洲淡水鳉鱼的生存要素及日常管理研究——以贡氏假腮鳉为例

[目的]探讨非洲淡水鳉鱼的生存要素和日常管理。[方法]以贡氏假腮鳉为例,从水质、水温、光照和日常管理等方面来探讨贡氏假腮鳉的生存要素和日常管理。[结果]贡氏假鳃鳉幼鱼对水质和水温的要求很高。若水温过低,幼鱼的生病几率会大大增加,还可能出现畸变情况。另外,光照对成鱼的色彩也有很大影响。[结论]在贡氏假鳃鳉的日常饲养中,水中的溶氧量一般保持在6 mg/L以上。

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。

水环境中重金属铜暴露下青鳉鱼的行为响应

采用生物行为传感器监测青鳉鱼在重金属铜暴露下的行为数据,分析不同暴露浓度(20、10、5、1和0.1 TU)下青鳉鱼的行为响应。20、10、5、1和0.1 TU的暴露浓度下青鳉鱼对重金属污染的行为反应模式符合环境胁迫阈值模型,且不同浓度梯度重金属对青鳉鱼产生不同的行为毒性效应。利用重金属作用下青鳉鱼的行为变化来研究重金属环境胁迫导致的生物行为响应机制,从而得到重金属暴露下生物行为的实时变化过程和趋势,可对水环境生态系统质量进行综合评价。

长期暴露于全氟十三酸的青鳉鱼体内分布和生物富集

研究了将青鳉鱼长期暴露于不同浓度的全氟羧酸类物质全氟十三酸(PFTriDA)后的器官分布和富集系数.结果显示,PFTriDA最高富集在性腺;其次是卵、肝脏;浓度最低的部分是残体.除了性腺之外,该器官分布与野生中华鲟的一致.在相同暴露浓度下,雄鱼体内各器官的PFTriDA的含量高于雌鱼,机理模型计算进一步表明高母子传递系数是造成雌雄差异的可能原因.随着PFTriDA暴露浓度的升高,鱼体内同一器官的生物富集系数(BCF)呈现下降趋势.