久效磷農(nóng)藥對斑馬魚性別分化的影響及機(jī)制研究.pdf

1、久效磷農(nóng)藥是一種高效廣譜的有機(jī)磷殺蟲劑,能夠誘導(dǎo)雄性金魚卵黃原蛋白基因的表達(dá)以及蛋白的合成與分泌,是一種潛在的環(huán)境雌激素。久效磷農(nóng)藥被證實(shí)能夠引發(fā)魚類體內(nèi)17β-雌二醇(E2)水平顯著上升,睪酮(T)水平顯著下降,導(dǎo)致雌雄激素水平失衡。由于魚類的性別分化受性類固醇激素的調(diào)節(jié),因此久效磷農(nóng)藥可能會對魚類的性別分化造成威脅。為了確定久效磷農(nóng)藥對魚類性別分化的影響及作用機(jī)制,本文選用斑馬魚作為實(shí)驗動物,采用0.001、0.010和0.100m

2、g／L久效磷農(nóng)藥從斑馬魚受精卵時期暴露至其性別分化結(jié)束(0～40dpH),從性別比例和性腺分化情況兩個方面研究了久效磷農(nóng)藥對斑馬魚性別分化的干擾作用,并檢測了久效磷農(nóng)藥對斑馬魚性別分化時期(23～40dph)芳香化酶基因(Cyp19ala和Cyp19alb)以及轉(zhuǎn)錄因子基因(Foxl2和Dmrtl)表達(dá)的影響,從性別分化相關(guān)基因表達(dá)的角度初步分析了久效磷農(nóng)藥干擾斑馬魚性別分化的作用機(jī)制,為今后深入開展環(huán)境內(nèi)分泌干擾物對魚類性別分化影響的

3、研究工作提供基礎(chǔ)資料和科學(xué)依據(jù)。
　　 本文研究結(jié)果表明:
　　 (1)0.001、0.010和0.100mg／L久效磷農(nóng)藥暴露斑馬魚幼魚至40dph,主要通過雌激素效應(yīng)干擾其性別分化過程,導(dǎo)致斑馬魚雌性比例隨暴露濃度的增大逐漸上升,其中0.100mg／L暴露組雌性比例達(dá)到71％,與對照組有顯著差異；0.001和0.100mg／L久效磷農(nóng)藥暴露導(dǎo)致斑馬魚出現(xiàn)異常的間性性腺——卵精巢。久效磷農(nóng)藥能夠致使幼魚的性腺結(jié)構(gòu)損傷,

4、具體表現(xiàn)為卵巢中卵母細(xì)胞發(fā)生變形,卵巢和精巢內(nèi)部非細(xì)胞區(qū)比例增大甚至出現(xiàn)空腔結(jié)構(gòu)等。
　　 (2)0.001、0.010和0.100 mg／L久效磷農(nóng)藥暴露斑馬魚幼魚至23dph、30dph和40dph,采用實(shí)時定量PCR方法檢測了性腺芳香化酶基因Cyp19ala和腦芳香化酶基因Cyp19alb mRNA表達(dá)水平。結(jié)果表明:0.010和0.100mg／L久效磷農(nóng)藥對斑馬魚Cyp19ala和Cyp19alb mRNA的表達(dá)有明顯的

5、促進(jìn)作用,其中0.100mg／L久效磷農(nóng)藥能夠在斑馬魚性別分化整個時期顯著促進(jìn)Cyp19ala和Cyp19alb mRNA的表達(dá)。本文推測久效磷農(nóng)藥通過上調(diào)性腺芳香化酶基因的表達(dá)水平,能夠直接促進(jìn)血漿T向E2的轉(zhuǎn)化,導(dǎo)致E2水平上升,T水平下降；同時久效磷農(nóng)藥在上調(diào)腦芳香化酶基因的表達(dá)后,能夠間接通過下丘腦-垂體-性腺軸進(jìn)一步導(dǎo)致血漿雌雄激素比例失衡,從而引發(fā)雌性化效應(yīng),干擾斑馬魚的性別分化。
　　 (3)0.001、0.010

6、和0.100 mg／L久效磷農(nóng)藥暴露斑馬魚幼魚至23dph、30dph和40dph,采用實(shí)時定量PCR方法檢測了卵巢分化相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子基因Foxl2和精巢分化相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子基因Dmrtl mRNA表達(dá)水平。結(jié)果表明:久效磷農(nóng)藥能夠促進(jìn)斑馬魚性別分化時期Foxl2 mRNA的表達(dá),并隨暴露時間的增長其促進(jìn)作用逐漸顯著；同時久效磷農(nóng)藥能夠抑制Dmrtl mRNA的表達(dá),并且在暴露至性別分化開始時(23dph)的抑制作用最為明顯。本文認(rèn)為久效磷農(nóng)

7、藥能夠通過促進(jìn)卵巢分化相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子如Foxl2并抑制精巢分化相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子如Dmrtl基因的表達(dá)引發(fā)雌性化效應(yīng),從而干擾斑馬魚的性別分化過程,但其中具體的作用途徑尚需進(jìn)一步研究。
　　 綜上所述,本文首先通過觀察久效磷農(nóng)藥暴露后斑馬魚的性別比例和性腺分化的情況,證實(shí)久效磷農(nóng)藥主要通過雌激素效應(yīng)干擾斑馬魚的性別分化。其次通過對性別分化相關(guān)基因表達(dá)水平進(jìn)行檢測,本文提出久效磷農(nóng)藥影響斑馬魚性別分化的作用機(jī)制可能包括:(1)通過促進(jìn)芳香