樂(lè)果對(duì)秀麗隱桿線蟲生活史特征的影響

王春花，李朝品，何梅

1. 安徽理工大學(xué)地球與環(huán)境學(xué)院，淮南 232001 2. 淮南師范學(xué)院生命科學(xué)系，淮南 232001

樂(lè)果對(duì)秀麗隱桿線蟲生活史特征的影響

王春花1,2，李朝品1,*，何梅2

1. 安徽理工大學(xué)地球與環(huán)境學(xué)院，淮南 232001 2. 淮南師范學(xué)院生命科學(xué)系，淮南 232001

采用一種半流體培養(yǎng)基“掛滴法”對(duì)線蟲進(jìn)行培養(yǎng)和生命表實(shí)驗(yàn)，研究了低劑量暴露下樂(lè)果對(duì)秀麗隱桿線蟲生活史特征的影響。在半致死濃度1/10 LC50、1/100 LC50、1/1000 LC50暴露劑量下(分別為7、0.7、0.07 mmol·L-1)染毒4 h。結(jié)果表明，0.7和7 mmol·L-1暴露組線蟲的總繁殖率(TFR)分別為260.60、203.80，明顯低于對(duì)照組(299.23，P<0.05)；凈增殖率(R0)分別為240.29、147.67，明顯低于對(duì)照組(298.67，P<0.05)；內(nèi)稟增長(zhǎng)率(rm)分別為1.342 d-1、1.233 d-1，明顯低于對(duì)照組(1.387 d-1，P<0.05)；而0.07 mmol·L-1暴露組線蟲的總繁殖率為293.84，凈增殖率為286.60，與對(duì)照組比差異都沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。在上述濃度范圍，線蟲的總繁殖率(TFR)、凈增殖率(R0)和內(nèi)稟增長(zhǎng)率(rm)都隨樂(lè)果濃度的升高而降低，并存在劑量效應(yīng)關(guān)系。研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)0.07 mmol·L-1暴露組線蟲的內(nèi)稟增長(zhǎng)率為1.405 d-1，明顯高于對(duì)照組(P<0.05)。研究結(jié)論認(rèn)為一定劑量的樂(lè)果使線蟲的繁殖力降低；而低劑量暴露則對(duì)內(nèi)稟增長(zhǎng)率具有毒物興奮效應(yīng)。本文選擇的3個(gè)指標(biāo)TFR、R0、rm對(duì)低劑量下樂(lè)果暴露的響應(yīng)敏感。

樂(lè)果；秀麗隱桿線蟲；內(nèi)稟增長(zhǎng)率；總繁殖率；凈增殖率

線蟲是土壤生態(tài)系統(tǒng)中最豐富的動(dòng)物，在水和沉積物環(huán)境也有大量發(fā)現(xiàn)，它們對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)和在維護(hù)環(huán)境質(zhì)量方面有許多重要作用，這些特性支持它們應(yīng)用于生態(tài)毒理的監(jiān)測(cè)和評(píng)估，從20世紀(jì)70年代后期，各種線蟲物種被開發(fā)并用來(lái)研究環(huán)境問(wèn)題，在20世紀(jì)90年代末，秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegans)開始成為科學(xué)家們青睞的模式生物，現(xiàn)在秀麗隱桿線蟲是世界各地許多實(shí)驗(yàn)室都在使用的模式生物，已經(jīng)成功地應(yīng)用于土壤與水環(huán)境中毒物毒性檢測(cè)與環(huán)境評(píng)估[1-3]。

樂(lè)果一種應(yīng)用非常廣泛的有機(jī)磷殺蟲劑。Mauricio等[4]研究發(fā)現(xiàn)樂(lè)果能使小鼠的眨眼運(yùn)動(dòng)消失，小鼠的運(yùn)動(dòng)機(jī)能破壞，并影響小鼠的學(xué)習(xí)和記憶。Abdallah等[5]研究了樂(lè)果對(duì)雄性小鼠生殖系統(tǒng)的影響，結(jié)果表明樂(lè)果能引起雄鼠體重下降，睪丸和附睪及臟器系數(shù)極顯著增加，影響激素代謝，說(shuō)明樂(lè)果還是一種環(huán)境激素類藥物，會(huì)干擾動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育、繁殖或激素的合成代謝。陳建秋等[6]研究了樂(lè)果對(duì)輪蟲生殖毒性，結(jié)果表明樂(lè)果對(duì)輪蟲有一定的生殖干擾作用，影響個(gè)體發(fā)育與性成熟時(shí)間、產(chǎn)卵量和后代量。Wilczeka等[7]研究表明樂(lè)果能使狼蛛腸腺體細(xì)胞凋亡或壞死程度增加。Cole等[8]檢測(cè)了樂(lè)果等10種有機(jī)磷農(nóng)藥對(duì)秀麗隱桿線蟲染毒4 h的半致死濃度(LC50)和對(duì)乙酰膽堿酯酶(AChE)活性的影響，發(fā)現(xiàn)線蟲的LC50與小鼠的半數(shù)致死量(LD50)具有明顯的相關(guān)性，提出有機(jī)磷農(nóng)藥對(duì)秀麗隱桿線蟲的影響可以用于指示它們對(duì)哺乳動(dòng)物的神經(jīng)毒性。

目前樂(lè)果對(duì)線蟲的毒性安全評(píng)價(jià)研究較少，對(duì)生活史特征的影響更是鮮有報(bào)道。本文將以模式生物秀麗隱桿線蟲為受試生物，檢測(cè)樂(lè)果的急性毒性，并在亞致死濃度下染毒線蟲，采用半流體培養(yǎng)基“掛滴法”進(jìn)行生命表實(shí)驗(yàn)，監(jiān)測(cè)樂(lè)果對(duì)秀麗隱桿線蟲生活史特征的影響，以評(píng)價(jià)樂(lè)果對(duì)非靶生物的生態(tài)毒性，為利用秀麗隱桿線蟲監(jiān)測(cè)環(huán)境污染提供參考。

1 材料與方法(Materials and methods)

1.1 材料

野生型秀麗隱桿線蟲N2由國(guó)際線蟲遺傳中心(Caenorhabditis Genetics Center，CGC)提供，樂(lè)果(C5H12NO3PS2，CAS: 60-51-5) Sigma公司產(chǎn)品，其他試劑均為生工生物工程股份有限公司產(chǎn)品。

1.2 線蟲的同步化處理

用M9(3.0 g·L-1KH2PO4，15.12 g·L-1Na2HPO4·12H2O)將發(fā)育至成蟲的線蟲從涂有大腸桿菌(E. coli OP50)NGM培養(yǎng)基(2.5 g·L-1Peptone，2.0 g·L-1Yeast extract，17 g·L-1Agar，3 g·L-1NaCl，5 mg·L-1膽固醇，25 mmol·L-1PBS，1 mmol·L-1MgSO4，1 mmol·L-1CaCl2)上洗下，加入到5 mL離心管中，使總體積達(dá)到2.8 mL，然后按順序加入0.8 mL次氯酸鈉溶液，0.4 mL 5 mol·L-1NaOH溶液，混勻，直至約2/3的蟲體裂解，以5 500 r·min-1離心，棄上清液，再以M9洗滌2遍，即可獲得發(fā)育中的受精卵，將制備的卵置于4 mL M9中過(guò)夜孵化，由于沒(méi)有添加食物，線蟲全部停留在L1期，將L1幼蟲接種于NGM上，即獲得同步化生長(zhǎng)的個(gè)體。

1.3 急性毒性試驗(yàn)

樂(lè)果分別溶解于含E. coli OP50的Km (53 mmol·L-1NaCl，32 mmol·L-1KCl)溶液中，使樂(lè)果最終濃度分別為：40、60、80、100 mmol·L-1，另外Km溶液作為對(duì)照組。線蟲放在24孔板中培養(yǎng)，每孔分別放置10條同步化的L4期線蟲，每組設(shè)3個(gè)平行孔，所有處理溫度均為20 ℃，處理后4 h，在解剖鏡下觀察，用鉑金絲針輕觸蟲體，沒(méi)有任何反應(yīng)的即視為死亡個(gè)體，記錄死亡個(gè)體數(shù)目，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。根據(jù)概率單位法計(jì)算半致死濃度(LC50)。

1.4 生命表實(shí)驗(yàn)

依據(jù)半致死濃度設(shè)定樂(lè)果的暴露劑量為1/10 LC50、1/100 LC50、1/1000 LC50(分別對(duì)應(yīng)于7、0.7、0.07 mmol·L-1)，另設(shè)1組對(duì)照。不同濃度樂(lè)果染毒L4期線蟲4 h，Km洗3次，線蟲采用半流體培養(yǎng)基“掛滴法”進(jìn)行培養(yǎng)，每個(gè)濃度3個(gè)12孔板(n0=36)。每12小時(shí)將親本線蟲轉(zhuǎn)到新的培養(yǎng)基上，每12小時(shí)觀察1次，每次觀察線蟲存活個(gè)體數(shù)，每條親本線蟲孵化出的幼體數(shù)，實(shí)驗(yàn)至親本線蟲個(gè)體全部死亡后結(jié)束。所有的實(shí)驗(yàn)操作都是在室溫下進(jìn)行，室溫為(20±1) ℃，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。“掛滴法”由Daniel Muschiol在2009年首次提出應(yīng)用在秀麗隱桿線蟲的生命表實(shí)驗(yàn)中，此法采用一種半流體培養(yǎng)基[9]，在2011年，Brinke等[10]對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，2種方法的培養(yǎng)基基本一致，只是Brinke等將這個(gè)配方分解分別配成3種溶液保存在冰箱內(nèi)，現(xiàn)用現(xiàn)配，使用起來(lái)更加經(jīng)濟(jì)方便。利用半流體培養(yǎng)基“掛滴法”進(jìn)行培養(yǎng)的具體操作如下[10](略作修改)：第1步，半流體培養(yǎng)基的配制(用1.5 g·L-1結(jié)冷膠(Gellan gum)取代NGM中的瓊脂(Agar)，其他與NGM相同，滅菌后用磁力攪拌器邊冷卻邊攪拌，無(wú)菌操作)，E. coli OP50每2天準(zhǔn)備1次，在線蟲換新鮮食物培養(yǎng)基時(shí)用重新懸浮。第2步，線蟲是放在培養(yǎng)板蓋子上培養(yǎng)的，新鮮食物懸液8 μL于12孔板蓋上，每滴1條線蟲，在12孔板每孔中放置1 cm左右吸足無(wú)菌水的疏松脫脂棉(使食物掛滴保持濕潤(rùn))，改好蓋子，用封口膜密封好放在20 ℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。第3步，每12 h將親本線蟲轉(zhuǎn)到新的培養(yǎng)液滴中，之前的培養(yǎng)板放在培養(yǎng)箱中繼續(xù)培養(yǎng)過(guò)夜，待所有受精卵孵化后，將新孵化出的L1期幼蟲放在80 ℃熱蒸汽上熱處理1 min，然后用玫瑰紅染色液染色，蓋上蓋玻片，在體式顯微鏡下計(jì)數(shù)之前12小時(shí)親本所產(chǎn)的后代數(shù)量。

應(yīng)用Microsoft Excel 2010根據(jù)公式對(duì)各生命表實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)對(duì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下：

x(age)：年齡，年齡時(shí)期(h)的分段；

lx(age-specific survival rate)：特定年齡存活率，lx= nx/n0；

mx(age-specific fecundity)：每一期每一存活個(gè)體生產(chǎn)的后代數(shù)，通過(guò)每天的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)所得；

R0(net reproductive rate)：凈增殖率，表示種群在整個(gè)生命表中增長(zhǎng)或下降的程度，R0=∑lxmx；

TFR(total fertility rate)：總繁殖率，TFR=∑mx；

T0/T1/T(alternative measures of generation time)：由于在年齡結(jié)構(gòu)種群中世代時(shí)間的定義被認(rèn)為武斷和不穩(wěn)定，因此幾種不同的措施被Charlesworth等提出[11]，采用如下3個(gè)公式對(duì)世代時(shí)間進(jìn)行對(duì)比。

T0=∑xlxmx/∑lxmx， T1=(lnR0)/rm， T=∑xe-rmxlxmx

rm(intrinsic rate of natural increase)：內(nèi)稟增長(zhǎng)率，根據(jù)Lotka方程，用代入法求得，方程如下:

1.5 數(shù)據(jù)處理分析

應(yīng)用SPSS 17. 0軟件中的概率分析(Probit analysis)計(jì)算線蟲的半致死濃度LC50和95%可信限。采用單因素方差分析( one-way ANOVA)和Duncan檢驗(yàn)法分析不同濃度樂(lè)果暴露對(duì)線蟲種群參數(shù)的影響，所有數(shù)據(jù)均表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果(Results)

2.1 急性毒性實(shí)驗(yàn)

急性毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，樂(lè)果對(duì)秀麗隱桿線蟲的4 h半致死濃度LC50為(68.75±0.02) mmol·L-1(95%置信限度為60.17～78.48 mmol·L-1)

2.2 生命表參數(shù)

在不同濃度環(huán)境激素類農(nóng)藥樂(lè)果中暴露4 h后，線蟲的生命表主要參數(shù)值如表1所示。對(duì)照組線蟲的總繁殖率(TFR)為299.23，而樂(lè)果暴露組線蟲的總繁殖率隨樂(lè)果濃度的增加而下降，呈現(xiàn)劑量效應(yīng)關(guān)系，0.07 mmol·L-1暴露組(293.84)與對(duì)照組顯著不差異(P>0.05)，0.7 mmol·L-1暴露組(260.60)和7 mmol·L-1暴露組(203.80)與對(duì)照組差異顯著(P<0.05)。對(duì)照組的凈增殖率(R0)為298.67，而樂(lè)果暴露組的凈增殖率下降，隨濃度的增加依次為286.60、240.29和147，也呈現(xiàn)出明顯的劑量效應(yīng)關(guān)系。世代時(shí)間各參數(shù)(T0/T1/T)的變化較復(fù)雜，沒(méi)有明顯的劑量效應(yīng)關(guān)系。對(duì)照組線蟲的內(nèi)稟增長(zhǎng)率(rm)為1.387 d-1，樂(lè)果最低濃度暴露組(0.07 mmol·L-1)為1.405 d-1，明顯高于對(duì)照組；中濃度暴露組(0.7 mmol·L-1)為1.342 d-1，明顯低于對(duì)照組；而高濃度暴露組(7 mmol·L-1)為1.233 d-1，明顯低于中濃度處理組；樂(lè)果暴露組線蟲的內(nèi)稟增長(zhǎng)率同樣表現(xiàn)出明顯的劑量效應(yīng)關(guān)系。

表1 在不同濃度樂(lè)果中暴露后線蟲生命表主要參數(shù)值Table 1 Demographic parameters of C. elegans after exposure to different concentrations of dimethoate

注： *表示與對(duì)照差異顯著(P<0.05)；TFR為總繁殖率，R0為凈增殖率，T0、T1、T為世代時(shí)間的替代措施，rm為內(nèi)稟增長(zhǎng)率。

Note: *represented there was a significant difference in comparing with control group. TFR is the total fertility rate, R0is the net reproductive rate, T0/T1/T is the alternative measures of generation time, rmis the intrinsic rate of natural increase.

圖1 不同濃度樂(lè)果暴露后線蟲的繁殖Fig. 1 Fecundity of C. elegans after exposure to different concetrations of dimethoate

2.3 樂(lè)果對(duì)線蟲繁殖率的影響

在不同濃度樂(lè)果中暴露后線蟲繁殖率的變化如圖1所示。從圖中可以看出，線蟲的總繁殖率(TFR)的最高值：對(duì)照組為309，0.07 mmol·L-1暴露組為296，0.7 mmol·L-1暴露組為272，7 mmol·L-1暴露組為212，總繁殖率的最高值暴露組明顯低于對(duì)照組。線蟲每天繁殖率的峰值：對(duì)照組為113，0.07 mmol·L-1暴露組為109，0.7 mmol·L-1暴露組為104，7 mmol·L-1暴露組為88，對(duì)照組的每天繁殖率的峰值明顯高于樂(lè)果暴露組。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)樂(lè)果暴露組線蟲的排卵時(shí)間比對(duì)照組延遲2～4 h，而且整個(gè)排卵期縮短；還發(fā)現(xiàn)在樂(lè)果暴露組的線蟲出現(xiàn)了較多的卵在線蟲體內(nèi)孵化的現(xiàn)象(如圖2所示)，而對(duì)照組很少發(fā)現(xiàn)。

圖2 線蟲卵在母體內(nèi)孵化(10x20)Fig. 2 Juveniles of C. elegans hatched inside the body of their mother (10x20)

2.4 樂(lè)果對(duì)線蟲存活曲線的影響

線蟲的存活曲線(包括對(duì)照組和樂(lè)果暴露組)如圖3所示。急性中毒后，秀麗隱桿線蟲的每天存活率均明顯降低，對(duì)照組線蟲壽命最長(zhǎng)的個(gè)體為33.5 d，0.07 mmol·L-1暴露組線蟲存活時(shí)間最長(zhǎng)的個(gè)體為25 d，0.7 mmol·L-1暴露組線蟲存活時(shí)間最長(zhǎng)的個(gè)體為19 d，而7 mmol·L-1暴露組線蟲壽命最長(zhǎng)的個(gè)體為13.5 d。

圖3 不同濃度樂(lè)果暴露后線蟲存活曲線Fig. 3 Survivorship curves of C. elegans after exposure to different concetrations of dimethoate

3 討論(Discussion)

目前國(guó)內(nèi)外有許多學(xué)者對(duì)秀麗隱桿線蟲進(jìn)行了毒理學(xué)研究，但是研究指標(biāo)主要在個(gè)體水平(死亡率，繁殖)、生理生化水平(體長(zhǎng)、酶活、運(yùn)動(dòng)、攝食等)和基因水平(各種與脅迫有關(guān)基因的表達(dá)等)。種群水平毒理學(xué)研究卻鮮有報(bào)道，2009年Daniel Muschiol等[9]采用半流體培養(yǎng)基“hanging-drop”/“掛滴法”進(jìn)行了生命周期(life cycle)實(shí)驗(yàn)，對(duì)比了2種秀麗隱桿線蟲(N2，MY6)的凈增殖率(R0)、總繁殖率(TFR)、世代時(shí)間各參數(shù)(T0/T1/T)和內(nèi)稟增長(zhǎng)率(rm)。這種半流體食物培養(yǎng)基結(jié)合了液體和固體培養(yǎng)基的優(yōu)點(diǎn)，完全適合生命表實(shí)驗(yàn)，因?yàn)槠湔扯仍试S線蟲自由行動(dòng)，同時(shí)又阻止細(xì)菌細(xì)胞積累在掛滴底部。這種方法允許單個(gè)個(gè)體在懸滴中進(jìn)行培養(yǎng)，可以允許在任何所需的時(shí)間準(zhǔn)確度上調(diào)查各種生活史特征，而且這種方法每次使用的培養(yǎng)基的量很少，在保證了精準(zhǔn)度的同時(shí)節(jié)約了實(shí)驗(yàn)資源，是一種經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單、快速而精確的方法。本研究中，在20 ℃下培養(yǎng)秀麗隱桿線蟲，56 h左右長(zhǎng)到L4期，在第4次蛻皮后，大約65 h開始產(chǎn)卵，大約130 h(整個(gè)生活史的第5.5天左右)產(chǎn)卵高峰期結(jié)束，本研究對(duì)照組線蟲的生活史與1976年Byerly等[12]研究的秀麗線蟲生活史基本類似。1991年Hodgkin等[13]研究得出線蟲的總繁殖率TFR為327，2009年Muschiol等[9]研究得出的為295，本研究中對(duì)照組為299，介于兩者之間。本研究進(jìn)一步肯定了該方法的可重復(fù)性和便利性。2011年Brinke等[10]利用這種半流體培養(yǎng)基檢測(cè)了伊佛霉素(ivermectin)、涕滅威(aldicarb)和鎘(cadmium)對(duì)Caenorhabditis elegans和Panagrolaimus cf. thienemanni兩種線蟲生長(zhǎng)和繁殖的影響，同時(shí)與傳統(tǒng)液體染毒方法對(duì)比，證實(shí)半流體培養(yǎng)基非常適合亞致死濃度下線蟲的毒性檢測(cè)，并提出這種半流體培養(yǎng)基也適用于難溶或者不溶于水的物質(zhì)(如納米材料)的毒性檢測(cè)。

生命表實(shí)驗(yàn)是對(duì)污染物評(píng)估很有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)線蟲的lx和mx2個(gè)指標(biāo)可以估算出線蟲種群的內(nèi)稟增長(zhǎng)率(rm)是與生態(tài)有關(guān)的指標(biāo)，可以反映出污染物對(duì)種群的影響。陳建秋等[6]提出萼花臂尾輪蟲與生命周期有關(guān)的各參數(shù)(如繁殖率、凈增殖率、世代時(shí)間等)可以用于檢測(cè)和評(píng)估污染物的毒性。2013年Brinke等[14]檢測(cè)了伊佛霉素(ivermectin)對(duì)秀麗隱桿線蟲生命周期特征的影響，證實(shí)線蟲的總繁殖率(TFR)，凈增殖率(R0)和種群內(nèi)稟增長(zhǎng)率(rm)可以用于污染物的毒性安全評(píng)價(jià)。在本研究中，樂(lè)果暴露組線蟲的內(nèi)稟增長(zhǎng)率(rm)、總繁殖率(TFR)和凈增殖率(R0)，隨著樂(lè)果濃度的增加，數(shù)值減小，且差異顯著，呈現(xiàn)劑量效應(yīng)關(guān)系，表明這3個(gè)指標(biāo)對(duì)低劑量下樂(lè)果暴露的響應(yīng)敏感，可以利用秀麗隱桿線蟲對(duì)樂(lè)果的毒性進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估。世代時(shí)間各參數(shù)(T0/T1/T)與前3個(gè)指標(biāo)不同，沒(méi)有出現(xiàn)隨樂(lè)果濃度增加而規(guī)律性的變化，說(shuō)明它不適用于樂(lè)果的毒性檢測(cè)和評(píng)估，Brinke等[10]研究同樣表明秀麗隱桿線蟲的參數(shù)T0/T1/T對(duì)伊佛霉素不敏感。陳曉雪等[15]在研究鎳對(duì)不同生命階段秀麗隱桿線蟲體長(zhǎng)和運(yùn)動(dòng)的影響中，發(fā)現(xiàn)L3期線蟲的體長(zhǎng)在低濃度受到刺激，在高濃度受到抑制，表現(xiàn)為毒物興奮效應(yīng)。本研究發(fā)現(xiàn)，低濃度組內(nèi)稟增長(zhǎng)率(rm)為1.405 d-1，顯著大于對(duì)照組(1.387 d-1)，中濃度組和高濃度組(1.342 d-1，1.233 d-1)明顯低于對(duì)照組，表明樂(lè)果低劑量暴露對(duì)秀麗隱桿線蟲內(nèi)稟增長(zhǎng)率具有毒物興奮效應(yīng)。同時(shí)本研究還表明較高劑量樂(lè)果即使短時(shí)暴露都會(huì)使線蟲種群的內(nèi)稟增長(zhǎng)率受到抑制，因此雖然樂(lè)果是易降解農(nóng)藥，但是農(nóng)藥噴灑后，遷移到土壤中的樂(lè)果對(duì)土壤系統(tǒng)中非靶生物的影響也是不能忽視。

[1] Leung M C K, Williams P L, Benedetto A, et al. Caenorhabditis elegans: An emerging model in biomedical and environmental toxicology [J]. Toxicological Sciences, 2008, 106(1): 5-28

[2] 王云彪, 李潤(rùn)琴, 鄧茗芩, 等. 砷與農(nóng)藥草甘膦、敵敵畏對(duì)秀麗隱桿線蟲的聯(lián)合毒性[J]. 生態(tài)毒理學(xué)報(bào), 2013, 8(2): 262-267

Wang Y B, Li R Q, Deng M Q, et al. Joint toxicity of arsenic, glyphosate and dichlorvos to C. elegans [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2013, 8(2): 262-267 (in Chinese)

[3] 張燕芬, 王大勇. 利用模式動(dòng)物秀麗線蟲建立環(huán)境毒物毒性的評(píng)估研究體系[J]. 生態(tài)毒理學(xué)報(bào), 2008, 3(4): 313-322

Zhang Y F, Wang D Y. Establishment of toxicity evaluation system using model organism of Caenorhabditis elegans [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2008, 3(4): 313-322 (in Chinese)

[4] Mauricio V H, Irene C, Corín D, et al. Dimethoate accelerates the extinction of eyeblink conditioning in mice [J]. NeuroToxicology, 2012, 33(1): 105-110

[5] Abdallah F B, Slima A B, Dammak I, et al. Comparative effects of dimethoate and deltamethrin on reproductive system in male mice [J]. Andrologia, 2010, 42: 182-186

[6] 陳建秋, 王志良, 李國(guó)平, 等. 有機(jī)磷農(nóng)藥樂(lè)果對(duì)萼花臂尾輪蟲生殖的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué), 2012, 21(10): 1731-1736

Chen J Q, Wang Z L, Li G P, et al. The effect of dimethoate on the reproduction of freshwater rotifer [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2012, 21(10): 1731-1736 (in Chinese)

[7] Wilczeka G, Rost-Roszkowska M, Wilczekc P, et al. Apoptotic and necrotic changes in the midgut glands of the wolf spider Xerolycosa nemoralis (Lycosidae) in response to starvation and dimethoate exposure [J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2014, 101: 157-167

[8] Cole R D, Anderson G L, Williams P L. The nematode Caenorhabditis elegans as a model of organophosphate-induced mammalian neurotoxicity [J]. Toxicology and Applied Pharmacology, 2004, 194: 248-256

[9] Muschiol D, Schroeder F, Traunspurger W. Life cycle and population growth rate of Caenorhabditis elegans studied by a new method [J]. BMC Ecology, 2009, 9: 14-27

[10] Brinke M, Heininger P, Traunspurger W. A semi-fluid gellan gum medium improves nematode toxicity testing [J]. Ecotoxicology and Environment Safety, 2011, 74: 1824-1831

[11] Charlesworth B. Evolution in Age-structured Populations (2nd ed.) [M]. Cambridge: Cambridge University Press, 1994: 361

[12] Byerly L, Cassada R C, Russell R L. The life cycle of the nematode Caenorhabditis elegans I. Wild-type growth and reproduction [J]. Developmental Biology, 1976, 51: 23-33

[13] Hodgkin J, Barnes T M. More is not better: Brood size and population growth in a self-fertilizing nematode [J]. Proceedings of the Royal Society of London Series B,1991, 246(1315): 19-24

[14] Brinke M, Heininger P, Traunspurger W. Effects of a bioassay-derived ivermectin lowest observed effect concentration on life-cycle traits of the nematode Caenorhabditis elegans [J]. Ecotoxicology, 2013, 22: 148-155

[15] 陳曉雪, 于振洋, 尹大強(qiáng). 環(huán)境濃度水平的鎳對(duì)不同生命階段秀麗線蟲(Caenorhabditis elegans)體長(zhǎng)與運(yùn)動(dòng)的刺激效應(yīng)[J]. 生態(tài)毒理學(xué)報(bào), 2014, 9(2): 299-305

Chen X X, Yu Z Y, Yin D Q. Stimulations of nickel at environmental concentrations on locomotion and growth of Caenorhabditis elegans at different life stages [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2014, 9(2): 299-305 (in Chinese)

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Effects of Dimethoate on Life-cycle Traits ofCaenorhabditiselegans

Wang Chunhua1,2, Li Chaopin1,*, He Mei2

1. College of Earth and Environmental Science, Anhui University of Science &Technology, Huainan 232001, China 2. Department of Life Science, Huainan Normal University, Huainan 232001, China

27 September 2014 accepted 19 November 2014

A hanging-drop method with a semi-fluid culture medium was used to carry out life table experiments in order to test the toxic effects of dimethoate on life-cycle traits of Caenorhabditis elegans, after the nematodes were exposed to three groups of dimethoate (0.07, 0.7 and 7 mmol·L-1, which were 1/1000 LC50, 1/100 LC50and 1/10 LC50respectively) for 4 h. The results showed that in 0.7 and 7 mmol·L-1groups, the total fertility rates (TFR) of nematodes were 260.60 and 203.80 respectively, both of which decreased significantly compared with control (299.23, P<0.05); the net reproductive rates (R0) were 240.29 and 147.67, which dropped significantly compared with control (298.67, P<0.05); the intrinsic rates of natural increase (rm) were 1.342 d-1and 1.233 d-1, which were much lower than control (1.387 d-1, P<0.05); while in 0.07 mmol·L-1group, TFR was 293.84, and R0was 286.60，the differences of which were not statistically significant (P>0.05). In the scope of the above dimethoate concentration, the values of TFR, R0and rmall decreased evidently as the concentration of dimethoate increased. The study also found that the rmin 0.07 mmol·L-1group was 1.405 d-1, which was evidently higher than control (P<0.05). From the present study, it was concluded that the fertility of C. elegans decreased when exposed to the dimethoate in a specific amount, while low doses of dimethoate had a hormesis effect on intrinsic rate of natural increase (rm) of nematode population, and the three parameters of TFR, R0and rmdetected in this paper were sensitive to dimethoate exposure in low dosage.

dimethoate; Caenorhabditis elegans; intrinsic rate of natural increase；total fertility rate; net reproductive rate

安徽高校省級(jí)自然科學(xué)研究項(xiàng)目(KJ2012Z380)

王春花(1979-)，女，博士，研究方向?yàn)榄h(huán)境與健康，E-mail: ch_wang03@aliyun.com；

*通訊作者(Corresponding author)， E-mail: 13805536665@126.com

10.7524/AJE.1673-5897.20140927001

2014-09-27 錄用日期：2014-11-19

1673-5897(2015)2-332-06

X171.5

A

李朝品(1956-)，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事環(huán)境與健康的研究。

王春花, 李朝品, 何梅. 樂(lè)果對(duì)秀麗隱桿線蟲生活史特征的影響[J]. 生態(tài)毒理學(xué)報(bào), 2015, 10(2): 332-337

Wang C H, Li C P, He M. Effects of dimethoate on life-cycle traits of Caenorhabditis elegans [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2015, 10(2): 332-337 (in Chinese)