三丁基錫對(duì)黑腹果蠅（Drosophila melanogaster）的致死效應(yīng)與生殖阻礙

王云，許善超，趙正平，童貫和，王順昌

（淮南師范學(xué)院 生命科學(xué)系，安徽 淮南 232001）

三丁基錫對(duì)黑腹果蠅（Drosophila melanogaster）的致死效應(yīng)與生殖阻礙

王云，許善超，趙正平，童貫和，王順昌

（淮南師范學(xué)院 生命科學(xué)系，安徽 淮南 232001）

[目的]研究三丁基錫（Tributyltin，TBT）化合物對(duì)黑腹果蠅（Drosophila melanogaster）的致死效應(yīng)和生殖阻礙作用。[方法]先進(jìn)行TBT對(duì)黑腹果蠅的半致死劑量測定，再利用初次產(chǎn)卵時(shí)間、產(chǎn)卵數(shù)量和孵化率指標(biāo)衡量TBT的生殖阻礙作用。[結(jié)果]TBT對(duì)野生型黑腹果蠅的24h、48h、72h和96h LC50分別是441μM、270μM、220μM和191μM。隨著TBT濃度的升高，野生型、殘翅型和白眼型果蠅的初次產(chǎn)卵時(shí)間均呈現(xiàn)推延現(xiàn)象，并且產(chǎn)卵數(shù)量和孵化率也呈現(xiàn)遞減趨勢。[結(jié)論]黑腹果蠅對(duì)TBT具有高耐受力。TBT具有顯著的生殖阻礙作用，必須禁止TBT的使用以降低生態(tài)危害。

三丁基錫；黑腹果蠅；半致死劑量；生殖阻礙

有機(jī)錫化合物，尤其是三丁基錫（Tributyltin，TBT），被廣泛應(yīng)用于船舶防污劑、PVC穩(wěn)定劑和農(nóng)藥等。TBT可在水生生物體內(nèi)富集，或通過水體進(jìn)入底泥而保持?jǐn)?shù)年難以降解。盡管各國已開始控制TBT的使用，但是在天然水體和水生生物體內(nèi)仍有高濃度的TBT存在。我國沿海水體中TBT的濃度為低于 0.5ng/L至幾百 ng/L （按含 Sn量計(jì)）[1]。Harino et al.報(bào)道了日本大阪灣和淀川11中魚類肌肉組織中的TBT濃度為11-182μg/kg（濕重）[2]，在泰晤士河口鰻魚（Anguilla anguilla）肝臟中TBT的濃度達(dá)到 0.066-0.347μg/g（干重）[3]。 TBT 可從涂料釋放到水中造成污染，不僅會(huì)毒害水生生物而破壞生態(tài)環(huán)境，而且能在食用水生生物機(jī)體內(nèi)富集，被人食用從而造成對(duì)人體的潛在危害[4]，TBT的環(huán)境健康危害及其生物評(píng)價(jià)體系研究研究已經(jīng)成為環(huán)境毒理學(xué)的熱點(diǎn)問題之一。

關(guān)于TBT的生殖毒性研究常采用水生生物作為研究材料，而對(duì)于陸生生物活體的毒性效應(yīng)與致毒機(jī)理研究鮮有報(bào)道。鑒于TBT分布的廣泛性和對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的潛在危害，作者采用模式動(dòng)物黑腹果蠅（Drosophila melanogaster）作為實(shí)驗(yàn)材料，探討了TBT對(duì)野生型黑腹果蠅的致死效應(yīng)以及對(duì)不同品系果蠅產(chǎn)卵時(shí)間、產(chǎn)卵數(shù)量和孵化率的影響，為進(jìn)一步研究TBT致毒機(jī)理，探索敏感的TBT毒性評(píng)價(jià)體系，建立多樣化的生態(tài)預(yù)警防護(hù)體系提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與試劑

黑腹果蠅野生型（紅眼，X+X+和X+Y）、殘翅型（vg/vg）和白眼型（XwY和XwXw）由本實(shí)驗(yàn)室人工恒溫恒濕培養(yǎng)箱內(nèi)長期飼養(yǎng)，溫度25℃，相對(duì)濕度60%，喂以玉米粉培養(yǎng)基[5]。

TBT是Sigma-Aldrich公司產(chǎn)品，純度大于97%；二甲基亞砜（dimethyl sulfoxide，DMSO）及其他所用化學(xué)試劑均為化學(xué)純，國藥集團(tuán)產(chǎn)品。

1.2 半致死劑量測定

野生型幼蠅在正常培養(yǎng)基中羽化8h±1h后接種在不同濃度的TBT培養(yǎng)基中并設(shè)DMSO溶劑對(duì)照組，每組果蠅包括25雄25雌，分別在3支平行試管中培養(yǎng)。在暴露24h、48h、72h和96h后統(tǒng)計(jì)果蠅存活率，半致死劑量（LC50）通過SPSS11.0軟件進(jìn)行Probits分析得出。

1.3 初次產(chǎn)卵時(shí)間、產(chǎn)卵數(shù)及孵化率測定

野生型、殘翅型和白眼型果蠅在正常培養(yǎng)基中羽化8h±1h后接種在含有TBT的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，TBT 濃度分別是 0.01μM、0.1μM 和 1μM，設(shè)DMSO溶劑對(duì)照組，每個(gè)實(shí)驗(yàn)組包括5支平行試管，每支試管中接種果蠅4雄4雌，接種7d后去除親本。初次產(chǎn)卵時(shí)間為接種后初次發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基表面有F1卵的時(shí)間點(diǎn)。產(chǎn)卵數(shù)為每對(duì)（1雌1雄）果蠅產(chǎn)卵平均數(shù)。孵化率=三齡幼蟲數(shù)/產(chǎn)卵數(shù)×100%

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)使用SPSS11.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果用xˉ±SE表示，組間多重?cái)?shù)據(jù)比較采用One-Way ANOVA Duncan’s法，以a=0.05為檢驗(yàn)顯著性水平，圖1和圖2中用不同字母表示數(shù)據(jù)的分組情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 TBT對(duì)野生型果蠅的致死效應(yīng)

在TBT暴露24h、48h、72h和96h后統(tǒng)計(jì)野生型果蠅存活率，結(jié)果表明在各時(shí)間點(diǎn)雌雄果蠅間LC50不存在顯著差異 （p＞0.05）。如表1所示，在TBT暴露 24h、48h、72h和 96h后野生型果蠅的LC50分別是 441μM、270μM、220μM 和 191μM。一般認(rèn)為安全濃度 SC=96h LC50×0.01，所以，1.91μM TBT為研究果蠅各生物學(xué)終點(diǎn)的最高暴露濃度，也是作者研究TBT對(duì)果蠅的生殖阻礙時(shí)設(shè)定最高暴露濃度的主要依據(jù)。

表1 24-96h TBT暴露下對(duì)野生型黑腹果蠅的LC50估算Table 1 Estimation of 24h to 96h LC50 for exposure to TBT in the wild type of Drosophila melanogaster

2 .2 TBT對(duì)不同品系果蠅初次產(chǎn)卵時(shí)間的影響

通過TBT對(duì)不同品系黑腹果蠅的暴露研究，可以得出隨著TBT濃度的升高，各品系果蠅的初次產(chǎn)卵時(shí)間均呈現(xiàn)推延現(xiàn)象。如圖1所示，在初次產(chǎn)卵時(shí)間上，各品系果蠅對(duì)照組之間無顯著差異（p＞0.05）。殘翅型對(duì)TBT的反應(yīng)比野生型和白眼型果蠅要敏感，因?yàn)闅埑嵝驮?.01μM TBT時(shí)就表現(xiàn)出與對(duì)照組的顯著差異（p＜0.05）。野生型果蠅表現(xiàn)出比殘翅型和白眼型更高的耐受性，因?yàn)樵?.1μM TBT時(shí)野生型果蠅初次產(chǎn)卵時(shí)間顯著低于殘翅型和白眼型（p＜0.05），并且在 1μM TBT 時(shí)也體現(xiàn)了這樣的趨勢。

2.3 TBT對(duì)不同品系果蠅產(chǎn)卵數(shù)量的影響

如圖2所示，在果蠅的產(chǎn)卵數(shù)量上，野生型對(duì)照組顯著高于白眼型對(duì)照組（p＜0.05），殘翅型介于兩者之間。隨著TBT濃度的升高，各品系果蠅的產(chǎn)卵數(shù)量均呈現(xiàn)下降趨勢。當(dāng)TBT濃度達(dá)到1μM時(shí)，各品系果蠅的產(chǎn)卵數(shù)量顯著低于相應(yīng)對(duì)照組（p＜0.05）。

圖2 TBT對(duì)不同品系黑腹果蠅產(chǎn)卵數(shù)量的影響Fig.2 Effects of TBT to ovipostion quantities in different types of Drosophila melanogaster.

2.4 TBT對(duì)不同品系果蠅孵化率的影響

TBT對(duì)黑腹果蠅的孵化率也表現(xiàn)出抑制作用。如圖3所示，野生型對(duì)照組孵化率達(dá)到100%，當(dāng)TBT濃度達(dá)到0.1μM時(shí)，白眼型孵化率被顯著抑制（p＜0.05），當(dāng) TBT 濃度達(dá)到 1μM 時(shí)，野生型和白眼型孵化率均被顯著抑制（p＜0.05），分別降至85%和80%。

圖3 TBT對(duì)不同品系黑腹果蠅孵化率的影響Fig.3 Effects of TBT to hatchability rates in different types of Drosophila melanogaster.

3 結(jié)論與討論

人類會(huì)因?yàn)轱嬘盟芄I(yè)污染或者PVC水管滲出物污染而暴露于TBT環(huán)境[6]，Whalen et al.[7]報(bào)道了人類血液中丁基錫化合物（包括TBT）的濃度達(dá)50-400 nM。TBT對(duì)各種動(dòng)物均表現(xiàn)出很強(qiáng)的毒性。TBT對(duì)環(huán)節(jié)動(dòng)物華美盤管蟲 （Hydroides elegans）成蟲的 48h LC50 為 4.36(4.04-4.71)μg/L[8]，TBT對(duì)牡蠣(Crassostrea gigas)的 48h LC50為44.6 μg/L[9]，TBT 對(duì)朝鮮馬耳他鉤蝦(Melita koreana)的10 d LC50 為 2.31 μg/L[10]，TBT 對(duì)海洋魚類金頭鯛（Sparus aurata）胚胎早期的24h LC50為 28.3-38.6 μg/L[11]。相比較而言，黑腹果蠅對(duì)TBT的耐受能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上述動(dòng)物。這表明作為殺蟲劑的TBT對(duì)蠅類難有很好的驅(qū)殺效果。果蠅對(duì)TBT的高耐受能力究竟是何機(jī)理值得深入研究。另外50-400 nM TBT對(duì)果蠅的產(chǎn)卵時(shí)間具有明顯的推延作用，實(shí)驗(yàn)濃度與環(huán)境中TBT實(shí)際濃度范圍一致，這暗示人類血液中的高劑量TBT將會(huì)對(duì)生殖產(chǎn)生潛在危害，TBT的禁止使用必要而迫切。

許多研究表明TBT對(duì)水生動(dòng)物具有內(nèi)分泌干擾作用，可使軟體動(dòng)物[12]、魚類[13，14]產(chǎn)生性逆轉(zhuǎn)（即雌性個(gè)體雄性化），嚴(yán)重影響個(gè)體的發(fā)育和生殖，產(chǎn)生嚴(yán)重的生態(tài)危害。從初次產(chǎn)卵時(shí)間、產(chǎn)卵數(shù)量和孵化率上看，TBT可能干擾了雌性果蠅的內(nèi)分泌系統(tǒng)，阻止了雌雄果蠅的交配行為、胚胎發(fā)育、產(chǎn)卵行為和孵化。

野生型果蠅表現(xiàn)出了比殘翅型和白眼型對(duì)TBT更強(qiáng)的耐受性，這表明不管是2號(hào)常染色體的殘翅基因（vg）突變還是X染色體的白眼基因（Xw）突變，都可能會(huì)對(duì)TBT暴露過度響應(yīng)而對(duì)個(gè)體的生活力與生殖力造成了負(fù)面影響。

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Lethal effects and reproduction inhibition of Tributyltin in Drosophila melanogaster

WANG Yun，XU Shan-chao，ZHAO Zheng-ping，TONG Guan-he，WANG Shun-chang

[Objective]This research aimed to investigate lethal effects and reproduction inhibition of tributyltin (TBT)compounds inDrosophila melanogaster. [Method]The LC50s for exposure to TBT inDrosophila melanogasterwere determined.Reproduction inhibition was assessed by determination of maiden oviposting time,ovipostion quantities and hatchability rates in different types ofDrosophila melanogaster.[Result]The 24h,48h,72h and 96h LC50s for exposure to TBT in wild type ofDrosophila melanogasterwere 441μM,270μM,220μM and 191μM,respectively.The maiden oviposting time was delayed in wild type,vestigial wing type and white eyes type ofDrosophila melanogasterin response to higher TBT concentrations.Meanwhile ovipostion quantities and hatchability rates were reduced.[Conclusion]Drosophila melanogasterexhibited high endurance to TBT.Reproduction was significantly inhibited by TBT and it must be banned for use to reduce ecological hazard.

Tributyltin；Drosophila melanogaster；LC50；reproduction inhibition

S181

A

1009-9530（2010）04-0143-03

2010-02-24

國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目（20907016）；安徽省高校省級(jí)自然科學(xué)研究項(xiàng)目（KJ2008B200）

王云(1977－)，男，安徽蚌埠人，淮南師范學(xué)院生命科學(xué)系講師，博士，研究方向：環(huán)境毒理學(xué)。