低硫燃料油对斑马鱼早期发育阶段的毒性效应

低硫燃料油(low sulphur fuel oil,LSFO)是指硫含量小于0.5%的燃料油.为控制航行过程中尾气硫化物的排放,减少大气污染,LSFO正逐步取代传统高硫燃料油在全球海域被广泛使用,但有关LSFO的环境风险和毒理学研究仍十分有限.本研究选取3种不同类型的LSFO:中质油WRG(wide range gas oil)、轻质油MGO(marine gas oil)和重质油VLSFO(very low sulphur fuel oil),通过制备其水溶性组分(water accommodated fractions,WAFs)溶液,综合分析LSFO及其WAFs的理化性质和组成成分;并以斑马鱼胚胎/仔鱼为受试生物,探究3类LSFO的WAFs的潜在生物毒性.结果表明,轻质油MGO及其WAFs中半挥发性有机物(semi-volatile organic compounds,SVOCs)、挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)和总石油烃(total petroleum hydrocarbon,TPH)含量之和最高,中质油WRG次之,重质油VLSFO最低.WAFs的浓度由SVOCs和VOCs浓度之和表示,根据《水和废水监测分析方法(第四版)》分级标准,WRG的WAFs急性毒性特征为低毒,而MGO的WAFs和VLSFO的WAFs分别为高毒和极高毒,其半数致死浓度(LC50)分别为1.58 mg·L^(−1)和0.83 mg·L^(−1).MGO和VLSFO的WAFs对胚胎孵化抑制浓度(EC20)分别为0.85 mg·L^(−1)和0.65 mg·L^(−1).未稀释的MGO和VLSFO的WAFs会导致仔鱼出现鱼鳔发育不完全/未充气等畸形.3种LSFO的WAFs均会诱导胚胎/仔鱼体内活性氧物种含量显著升高.基于毒性单位模型的组分毒性差异分析表明,以萘类化合物为主的轻质多环芳烃是主要毒性贡献因子,LSFO的WAFs组分间可能存在拮抗作用从而减弱其生物毒性.

纯净水对斑马鱼幼鱼生长发育的影响

本文研究了纯净水对斑马鱼幼鱼生长发育的影响。研究发现,纯净水组中养殖的斑马鱼幼鱼在体长、侧面投影面积及眼大小等方面显著低于天然水组和正常对照组,而卵黄囊面积则显著高于天然水组和正常对照组;且与其他两组相比,纯净水组的斑马鱼有脊柱弯曲及心率减缓等致畸现象出现。由此可见,几乎不含任何矿物元素的纯净水不但会能延迟斑马鱼幼鱼的生长发育,且还有一定的致畸作用。

4种农药复合污染对斑马鱼仔鱼联合毒性效应

为探明农药混合污染对斑马鱼的联合毒性效应,以斑马鱼仔鱼为研究对象,开展了氯氰菊酯、咪鲜胺、马拉硫磷和杀螟硫磷等4种农药的联合毒性效应研究。研究表明,氯氰菊酯、马拉硫磷,杀螟硫磷和咪鲜胺对斑马鱼仔鱼的96 h-LC50值分别为0.12、17.88、12.39和1.45 mg·L-1。根据96 h-LC50值采用等毒比(1∶1)进行二元及多元联合毒性试验。二元农药混合污染(氯氰菊酯+马拉硫磷、氯氰菊酯+杀螟硫磷、氯氰菊酯+咪鲜胺和杀螟硫磷+咪鲜胺)对斑马鱼仔鱼联合作用表现协同作用。马拉硫磷+杀螟硫磷对斑马鱼仔鱼联合毒性在24 h时表现为协同作用,在其他不同时间均表现为相加作用。马拉硫磷+咪鲜胺二元农药对斑马鱼仔鱼联合毒性表现为拮抗作用。氯氰菊酯、咪鲜胺、马拉硫磷和杀螟硫磷4种农药的所有三元和四元混合污染对仔鱼联合毒性作用均表现为协同作用。研究表明,在真实的环境中,农药以混合物形式存在可能增加其对水生生物的毒性效应,给生态环境造成严重影响。

趋流行为下斑马鱼幼鱼的全脑成像

目的趋流,意即在水中调整身体方向并逆流而上的能力,是一种在大多数鱼类与两栖类动物中存在的保守行为。虽然关于趋流的研究已有一段很长的历史,并且近年来斑马鱼幼鱼趋流行为的理论机制也被提出,但是分布式的神经环路是如何整合多感知信息、做出决策、并实现行为控制仍然是个未知数。对自由运动的斑马鱼进行全脑神经活动成像为理解这一困难的问题提供了特殊的机会。方法本文开发了一种微流控装置精确控制环境水流并激发斑马鱼的趋流行为。将该微流控芯片与扩增视野光场显微镜以及追踪系统整合,从而记录自由行为下斑马鱼全脑的神经活动。结果在整合的微流控装置中稳定观察到了斑马鱼在水流中保持自身位置不变、逆流而上等刻板的趋流行为现象。与此同时,实现了对斑马鱼幼鱼趋流行为过程中的全脑钙活动记录。本文初步发现了几个脑区的神经活动与趋流行为相关。结论本研究第一次展示了在斑马鱼幼鱼趋流行为的同时记录全脑神经活动的技术。接下来对神经活动和行为数据的分析与建模将有助于更好地理解一种重要自然行为背后的感觉运动转换机制。

斑马鱼幼体癫痫模型的建立及应用

本研究用戊四氮(pentylenetetrazole,PTZ)方法建立了一种斑马鱼幼体癫痫模型。结果显示,PTZ可导致斑马鱼幼体癫痫样异常兴奋行为,如游动速度加快、抽搐等异常现象;癫痫标志基因c-fos信号在斑马鱼幼体脑区增强并范围扩大,而lgi1基因表达则被抑制。这些表型与癫痫临床病例和文献报道相符。给予癫痫治疗药丙戊酸钠(VPA)可使斑马鱼癫痫症状减轻或消失:异常兴奋游动、c-fos和lgi1基因表达,以及神经核蛋白Neu N均恢复到近正常组水平。利用所建模型,检测了两种先导化合物Y53和BMT(均为小檗碱结构类似物)的抗癫痫作用,Y53抑制光刺激下的发作更有效;BMT对无刺激的发作有较好的抑制作用。综上,所建斑马鱼癫痫模型对于化合物有无刺激因素条件下的差异作用也具有较好的辨识力,可作为抗癫痫先导化合物的简便实用的药效筛选平台及用于癫痫发病机制研究。

微塑料对斑马鱼胚胎孵化影响及其在幼鱼肠道中的积累

微塑料在环境中的广泛存在引起了研究者对其潜在的生物影响的关注.为评价微塑料对水生生物的影响,本文以模式生物斑马鱼胚胎及其幼鱼为研究对象,探究了两种粒径不同的微塑料:粒径0.5μm的红色荧光标记聚苯乙烯微塑料(0.5RFPM)和粒径10μm的绿色荧光标记聚苯乙烯微塑料(10GF-PM)对斑马鱼胚胎发育的影响及其在出生后5 d的斑马鱼幼鱼肠道中的积累.结果表明,10GF-PM对出生后3 d胚胎孵化没有影响,0.5RF-PM在500 mg·L^(-1)时对胚胎孵化抑制率达37%;10GF-PM溶液浓度为10、100、200和500 mg·L^(-1)时,出生后5 d幼鱼平均存活率分别为80%、54%、44%和41%;对应浓度0.5RF-PM暴露溶液中,幼鱼平均存活率分别为62%、37%、25%和12%.暴露在10、100和500 mg·L^(-1)的10GF-PM溶液中0.5 h,幼鱼肠胃道中微塑料荧光值分别是0.06、0.53和1.84,对应浓度0.5RF-PM暴露溶液中,荧光值分别是0.63、2.32和3.45.将暴露的幼鱼转移至清水中,1 h内可观察到微塑料通过肠道排出体外,持续放置24 h后,对应GF-PM暴露幼鱼肠道内微塑料荧光值分别是0.03、0.08和0.56,对应RF-PM暴露幼鱼肠道内微塑料荧光值分别是0.06、0.41和1.56.微塑料对斑马鱼的影响与浓度和粒径有关:浓度越高,胚胎孵化率和幼鱼成活率越低;粒径越小,越容易在肠胃道内积累.