不同藻密度下諾氟沙星對(duì)萼花臂尾輪蟲生命表統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)的影響

朱韓，席貽龍，徐秋磊，黃克強(qiáng)，李加男，江珊

安徽師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，安徽省重要生物資源的保護(hù)和利用研究省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，皖江城市帶退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建安徽省協(xié)同創(chuàng)新中心，蕪湖 241000

中國(guó)是抗生素生產(chǎn)和使用的大國(guó)，年產(chǎn)抗生素原料21萬(wàn)t，人均年使用量高達(dá)138 g左右；抗生素還被大量地用于動(dòng)物疾病的防治及動(dòng)物飼料中[1]。喹諾酮類抗生素是近年來(lái)醫(yī)用和獸用最普遍的抗生素。作為第三代喹諾酮的代表性藥物，諾氟沙星(norfloxacin, NFLX)對(duì)革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽(yáng)性菌均具有很好的殺菌效果，因此被更廣泛地使用。然而，包括諾氟沙星在內(nèi)的絕大部分抗生素不能被動(dòng)物和人體有效地吸收，約90%以原藥或代謝產(chǎn)物的形式隨病人和禽畜的排泄物進(jìn)入環(huán)境[2]。通過(guò)淋洗作用進(jìn)入水體中的諾氟沙星已被陸續(xù)檢出。在黃海海域的水體中，諾氟沙星的含量可達(dá)108.8 ng·L-1[3]；在枯水季節(jié)的珠江廣州段，諾氟沙星含量在117～251 ng·L-1之間；在重慶某醫(yī)院廢水中，諾氟沙星含量高達(dá)1 620 ng·L-1[4]。水環(huán)境中的諾氟沙星等抗生素會(huì)通過(guò)飲水、農(nóng)業(yè)灌溉和食品等對(duì)人類健康和生態(tài)系統(tǒng)安全造成威脅，所以有關(guān)抗生素對(duì)水生生物的生態(tài)毒性效應(yīng)研究顯得尤為重要。

有關(guān)諾氟沙星對(duì)水生動(dòng)、植物的毒性作用已有一些報(bào)道，研究?jī)?nèi)容涉及諾氟沙星對(duì)浮萍(Lemnagibba)、魚腥藻(AnabaenaCPB4337)、近頭狀偽蹄形藻(Pseudokirchneriellasubcapitata)和劍尾魚(Xiphophorushellerii)等的急性毒性[5-7]，諾氟沙星對(duì)蛋白核小球藻(Chlorellapyrenoidesa)、斜生柵藻(Scenedesmusobliquus)、大型溞(Daphniamagna)、中國(guó)對(duì)蝦(Fenneropenaeuschinensis)、西伯利亞鱘魚(Acipenserbaerii)和劍尾魚(Xiphophorushellerii)等的慢性毒性[6,8-14]。但有關(guān)諾氟沙星對(duì)輪蟲的毒性作用尚鮮有報(bào)道。輪蟲是浮游動(dòng)物中的一個(gè)重要類群。萼花臂尾輪蟲(Brachionuscalyciflorus)等植食性輪蟲以藻類、細(xì)菌和有機(jī)碎屑等為食物，同時(shí)又是晶囊輪蟲、橈足類、水生昆蟲和魚類幼體等捕食者的食物，因此在水生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)過(guò)程中具有重要的作用。輪蟲具有分布廣、繁殖速率快、世代時(shí)間短、個(gè)體小、易培養(yǎng)、對(duì)水環(huán)境變化敏感等特點(diǎn)，已被廣泛地用作水生態(tài)毒理學(xué)研究的受試生物[15-16]。

已有研究表明，食物密度不僅影響輪蟲的存活、生殖和種群增長(zhǎng)，也影響污染物對(duì)輪蟲的毒性[17-21]。自然水體中，藻類等的密度普遍具有時(shí)空變動(dòng)的特點(diǎn)，因此研究不同食物密度下污染物對(duì)輪蟲的毒性作用具有重要的意義。為此，本文采用生命表試驗(yàn)方法研究了3個(gè)藻密度下不同濃度的諾氟沙星對(duì)萼花臂尾輪蟲生命表統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)的影響，旨在探究諾氟沙星毒性與藻密度之間的關(guān)系，以及各試驗(yàn)終點(diǎn)對(duì)諾氟沙星污染的相對(duì)敏感性。

1 材料與方法(Materials and methods)

1.1 輪蟲的來(lái)源和培養(yǎng)

試驗(yàn)所用的萼花臂尾輪蟲采于蕪湖市鏡湖，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行克隆培養(yǎng)。以EPA[22]作為培養(yǎng)液，以HB-4培養(yǎng)基[23]培養(yǎng)的、處于指數(shù)增長(zhǎng)期的斜生柵藻為食物。實(shí)驗(yàn)前，在(25±1) ℃、自然光照的恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)對(duì)萼花臂尾輪蟲進(jìn)行一周以上的預(yù)培養(yǎng)。預(yù)培養(yǎng)期間，每天定時(shí)投喂密度分別為1.0×106、2.0×106和4.0×106cells·mL-1的斜生柵藻并半數(shù)更換輪蟲培養(yǎng)液一次，同時(shí)通過(guò)去除部分個(gè)體使輪蟲種群始終處于指數(shù)增長(zhǎng)狀態(tài)。

1.2 測(cè)試液的配制

試驗(yàn)所用諾氟沙星(分子式C16H18FN3O3)由Solarbio公司生產(chǎn)，淡黃色粉末狀，純度大于98%。用電子天平稱取200 mg諾氟沙星，用EPA培養(yǎng)液作為溶劑，配制濃度為1 000 mg·L-1的原液。諾氟沙星微溶于水，需用1 mol·L-1的NaOH進(jìn)行助溶。配制時(shí)加入的NaOH體積以保證諾氟沙星剛好溶解為宜。待諾氟沙星溶解后，再用1 mol·L-1的HCl進(jìn)行中和調(diào)節(jié)pH，以液體顏色由澄清變?yōu)闇\黃為基準(zhǔn)，再微調(diào)pH至7.5～8.5[12]。實(shí)驗(yàn)時(shí)再用EPA培養(yǎng)液將其稀釋為所需濃度的測(cè)試液。每天所用諾氟沙星均新鮮配制以確保其質(zhì)量。

1.3 急性毒性試驗(yàn)

為選擇合適的慢性實(shí)驗(yàn)藥物濃度，生命表實(shí)驗(yàn)之前，先進(jìn)行24 h急性毒性實(shí)驗(yàn)。急性毒性實(shí)驗(yàn)前，在1.0×106、2.0×106和4.0×106cells·mL-1藻密度下進(jìn)行勘探實(shí)驗(yàn)，然后根據(jù)勘探實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將諾氟沙星濃度按等差間距設(shè)置為350、400、450、500、550和600 mg·L-16個(gè)濃度梯度，另設(shè)一個(gè)空白對(duì)照組；實(shí)驗(yàn)在8 mL玻璃杯中進(jìn)行，每杯中放入10只齡長(zhǎng)在4 h以內(nèi)的輪蟲幼體和5 mL測(cè)試液，每組設(shè)置3個(gè)重復(fù)。試驗(yàn)在(25±1) ℃、無(wú)光照的培養(yǎng)箱中進(jìn)行，24 h后觀察記錄每個(gè)玻璃杯中輪蟲的死亡數(shù)目，采用機(jī)率單位法獲得24 h-LC50值。

1.4 慢性毒性試驗(yàn)

根據(jù)急性毒性試驗(yàn)所得到的各食物密度下的LC50值的1/8～1/100[24]，將諾氟沙星濃度設(shè)置為5、20、35、50、65和80 mg·L-1。試驗(yàn)在1.0×106、2.0×106和4.0×106cells·mL-1等3個(gè)藻密度下進(jìn)行，各藻密度下設(shè)置一個(gè)對(duì)照組，每組設(shè)置3個(gè)重復(fù)。試驗(yàn)時(shí)，以齡長(zhǎng)在4 h以內(nèi)的輪蟲幼體作為受試母體。試驗(yàn)在8 mL玻璃杯中進(jìn)行，每杯放置10只輪蟲幼體和5 mL測(cè)試液(其中分別含有相應(yīng)濃度的諾氟沙星及相應(yīng)密度的斜生柵藻)。試驗(yàn)在(25±1) ℃、自然光照的恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行。試驗(yàn)過(guò)程中，每隔12 h觀察并記錄母體的存活數(shù)和孵化出的幼體數(shù)，去除死亡母體，同時(shí)將孵化的幼體移至另一玻璃杯中繼續(xù)培養(yǎng)，待其產(chǎn)卵后確定雌體類型，用于計(jì)算輪蟲母體一生所產(chǎn)全部后代中的混交雌體比例；每隔24 h更換1次測(cè)試液(含有相應(yīng)密度的斜生柵藻)。試驗(yàn)進(jìn)行至輪蟲母體全部死亡為止。

1.5 研究參數(shù)的定義與計(jì)算方法

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析

采用SPSS 16.0分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。采用Kaplan-Meier分析3個(gè)食物密度下諾氟沙星濃度對(duì)輪蟲存活率的影響。對(duì)所得各數(shù)據(jù)作正態(tài)性檢驗(yàn)后，對(duì)符合正態(tài)分布的各組數(shù)據(jù)通過(guò)單因素方差分析(one-way ANOVA)和多重比較(LSD檢驗(yàn))分析各濃度組與對(duì)照組間的差異顯著性，通過(guò)雙因素方差分析檢測(cè)諾氟沙星濃度、斜生柵藻密度及其交互作用對(duì)輪蟲各生命表統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)影響的顯著性；對(duì)輪蟲各生命表統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)與諾氟沙星濃度之間的關(guān)系進(jìn)行回歸分析。

2 結(jié)果(Results)

2.1 不同食物密度下諾氟沙星對(duì)輪蟲的急性毒性

急性毒性試驗(yàn)結(jié)果表明，(25±1) ℃、無(wú)光照、斜生柵藻密度為1.0×106、2.0×106和4.0×106cells·mL-1時(shí)，諾氟沙星對(duì)萼花臂尾輪蟲的24 h-LC50值分別是452.873、515.146和526.650 mg·L-1，其95%的置信區(qū)間分別為402.781～493.960、464.569～622.417和472.370～666.323 mg·L-1。

2.2 不同食物密度下諾氟沙星對(duì)輪蟲存活率和繁殖率的影響

和對(duì)照組相比，各藻類食物密度下，暴露于各濃度諾氟沙星溶液中的萼花臂尾輪蟲的存活率和和繁殖率均顯著提高。當(dāng)藻密度為1.0×106cells·mL-1時(shí)，暴露于35 mg·L-1諾氟沙星溶液中的輪蟲繁殖率峰值最高，為5.53個(gè)后代·雌體-1·(12 h)-1；當(dāng)藻密度為2.0×106cells·mL-1時(shí)，暴露于65 mg·L-1諾氟沙星溶液中的輪蟲繁殖率峰值最高，為6.73個(gè)后代·雌體-1·(12 h)-1；當(dāng)藻密度為4.0×106cells·mL-1時(shí)，暴露于20 mg·L-1諾氟沙星溶液中的輪蟲繁殖率峰值最高，為7.13個(gè)后代·雌體-1·(12 h)-1(圖1)。

圖1 不同藻密度和諾氟沙星(NFLX)濃度下萼花臂尾輪蟲的存活率和繁殖率注：圖中數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。Fig. 1 Survivorship and fecundity of B. calyciflorus exposed to different concentrations of norfloxacin (NFLX) and cultured at different algal densities Note: data are expressed as Mean±SE.

2.3 不同食物密度下諾氟沙星對(duì)輪蟲生命表統(tǒng)計(jì)參數(shù)的影響

統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，3個(gè)藻密度下，諾氟沙星濃度對(duì)輪蟲的生命期望和世代時(shí)間均有顯著性影響(P<0.01)；與對(duì)照組相比，暴露于5～80 mg·L-1諾氟沙星溶液中輪蟲的生命期望和世代時(shí)間均顯著延長(zhǎng)(P<0.01)。當(dāng)藻密度為1.0×106cells·mL-1時(shí)，暴露于5 mg·L-1諾氟沙星溶液中輪蟲的生命期望和世代時(shí)間均延長(zhǎng)到對(duì)照組的1.4倍；暴露于35 mg·L-1諾氟沙星溶液中輪蟲的生命期望和世代時(shí)間延長(zhǎng)的幅度最大，均為對(duì)照組的2.1倍。當(dāng)藻密度為2.0×106cells·mL-1時(shí)，暴露于5 mg·L-1諾氟沙星溶液中輪蟲的生命期望和世代時(shí)間均延長(zhǎng)到對(duì)照組的1.6倍；暴露于50 mg·L-1諾氟沙星溶液中輪蟲的生命期望和世代時(shí)間延長(zhǎng)的幅度最大，均為對(duì)照組的2.0倍。當(dāng)藻密度為4.0×106cells·mL-1時(shí)，暴露于5 mg·L-1諾氟沙星溶液中輪蟲的生命期望和世代時(shí)間均延長(zhǎng)到對(duì)照組的1.6倍，而暴露于其他各濃度諾氟沙星溶液中輪蟲的生命期望和世代時(shí)間延長(zhǎng)的幅度低于藻密度為1.0×106和2.0×106cells·mL-1時(shí)?？傮w上，5 mg·L-1的諾氟沙星使生命期望和世代時(shí)間的延長(zhǎng)幅度隨著藻密度的升高而增大，但6個(gè)處理組的平均提高幅度卻隨著藻密度的升高而減小(1.0×106、2.0×106和4.0×106cells·mL-1藻密度下輪蟲生命期望延長(zhǎng)幅度的平均值依次為對(duì)照組的1.9倍、1.8倍和1.6倍，世代時(shí)間延長(zhǎng)幅度的平均值依次為對(duì)照組的1.8倍、1.8倍和1.6倍)(表1)。

3個(gè)藻密度下，諾氟沙星濃度對(duì)輪蟲的凈生殖率和種群內(nèi)稟增長(zhǎng)率均具有顯著性影響(P<0.01)；與空白對(duì)照組相比，暴露于5～80 mg·L-1諾氟沙星溶液中輪蟲的凈生殖率和種群內(nèi)稟增長(zhǎng)率均顯著提高(P<0.01)。當(dāng)藻密度為1.0×106cells·mL-1時(shí)，暴露于5 mg·L-1諾氟沙星溶液中輪蟲的凈生殖率和種群內(nèi)稟增長(zhǎng)率分別為對(duì)照組的2.7倍和1.59倍；暴露于20～80 mg·L-1諾氟沙星溶液中輪蟲的凈生殖率和種群內(nèi)稟增長(zhǎng)率分別為對(duì)照組的5.2倍～5.9倍和1.83倍～2.12倍。當(dāng)藻密度為2.0×106cells·mL-1時(shí)，暴露于5 mg·L-1諾氟沙星溶液中輪蟲的凈生殖率和種群內(nèi)稟增長(zhǎng)率分別為對(duì)照組的4.0倍和1.69倍，而暴露于20～80 mg·L-1諾氟沙星溶液中輪蟲的凈生殖率和種群內(nèi)稟增長(zhǎng)率提高的幅度(4.7倍～5.4倍和1.74倍～1.79倍)均低于藻密度為1.0×106cells·mL-1時(shí)。當(dāng)藻密度為4.0×106cells·mL-1時(shí)，暴露于各濃度諾氟沙星溶液中輪蟲的凈生殖率和種群內(nèi)稟增長(zhǎng)率(4.5倍～6.6倍和1.94倍～2.56倍)提高的幅度均高于藻密度為1.0×106和2.0×106cells·mL-1時(shí)?？傮w上，5 mg·L-1的諾氟沙星對(duì)凈生殖率和種群內(nèi)稟增長(zhǎng)率的提高幅度隨著藻密度的升高而增大，但6個(gè)處理組的平均提高幅度卻隨著藻密度由1.0×106升高至2.0×106和4.0×106cells·mL-1時(shí)呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢(shì)(藻密度由低到高時(shí)，輪蟲凈生殖率提高幅度的平均值依次為對(duì)照組的5.0倍、4.8倍和6.0倍，種群內(nèi)稟增長(zhǎng)率提高幅度的平均值依次為對(duì)照組的1.85倍、1.76倍和2.20倍)(表1)。

表1 不同藻密度和諾氟沙星濃度下萼花臂尾輪蟲的生命表統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)Table 1 Life-table demographic parameters of B. calyciflorus exposed to different concentrations of norfloxacin and cultured at different algal densities

注：表中數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。和同一藻密度下的對(duì)照組相比有顯著性差異(*P<0.05、**P<0.01)。

Note: data are expressed as Mean±SE. Compared with the control, *, ** means significantly (P<0.05 orP<0.01) different from the control at each algal density.

當(dāng)藻密度為1.0×106cells·mL-1時(shí)，諾氟沙星濃度對(duì)輪蟲的后代混交率無(wú)顯著性影響(P>0.05)；而當(dāng)藻密度為2.0×106和4.0×106cells·mL-1時(shí)，諾氟沙星濃度對(duì)輪蟲的后代混交率有顯著性影響(P<0.05或P<0.01)。與空白對(duì)照組相比，當(dāng)藻密度為2.0×106cells·mL-1時(shí)，暴露于5～35和80 mg·L-1諾氟沙星溶液中的輪蟲后代混交率顯著降低；當(dāng)藻密度為4.0×106cells·mL-1時(shí)，暴露于5、35和80 mg·L-1諾氟沙星溶液中的輪蟲混交率顯著降低(表1)。

雙因素方差分析結(jié)果表明，藻密度對(duì)輪蟲的生命期望有顯著性影響(P<0.05)，對(duì)輪蟲的凈生殖率和后代混交率有顯著性影響(P<0.01)；諾氟沙星濃度對(duì)輪蟲所有生命表統(tǒng)計(jì)參數(shù)都有顯著性影響(P<0.01)；藻密度和諾氟沙星濃度的交互作用對(duì)輪蟲的生命期望和世代時(shí)間有顯著性影響(P<0.01)，對(duì)輪蟲的凈生殖率有顯著性影響(P<0.05)(表2)。

表2 藻密度和諾氟沙星濃度對(duì)萼花臂尾輪蟲生命表統(tǒng)計(jì)參數(shù)的影響(雙因素方差分析)Table 2 Effects of algal density and norfloxacin (NFLX) concentration on life table demographic parameters of B. calyciflorus (Two-way ANOVA)

回歸分析結(jié)果表明，當(dāng)藻密度為1.0×106和2.0×106cells·mL-1時(shí)，諾氟沙星濃度與輪蟲的生命期望、世代時(shí)間、凈生殖率和內(nèi)稟增長(zhǎng)率之間具有顯著的劑量-效應(yīng)關(guān)系；當(dāng)藻密度為4.0×106cells·mL-1時(shí)，諾氟沙星濃度與輪蟲的凈生殖率和內(nèi)稟增長(zhǎng)率之間具有顯著的劑量-效應(yīng)關(guān)系(表3)。

3 討論(Discussion)

3.1 抗生素對(duì)萼花臂尾輪蟲的毒性

在25 ℃、藻密度分別為1.0×106、2.0×106和4.0×106cells·mL-1的條件下，利福平對(duì)萼花臂尾輪蟲的 24 h-LC50值分別是 18.0、25.0和19.7 mg·L-1[25]，鹽酸四環(huán)素對(duì)萼花臂尾輪蟲的24 h-LC50值分別是107.95、116.92和111.23 mg·L-1[26]。本研究中，諾氟沙星對(duì)萼花臂尾輪蟲的24 h-LC50值分別是452.873、515.146和526.650 mg·L-1。因此，與利福平和鹽酸四環(huán)素相比，諾氟沙星對(duì)萼花臂尾輪蟲的毒性最低。

3.2 抗生素濃度和藻密度對(duì)輪蟲存活的影響

已有研究表明，暴露于5.6～2 000 mg·L-1鏈霉素、90～2 000 mg·L-1四環(huán)素和泰樂(lè)霉素以及50～200 μg·L-1阿莫西林溶液中的萼花臂尾輪蟲平均壽命均顯著縮短，暴露于90～ 2 000 mg·L-1鏈霉素、四環(huán)素和泰樂(lè)霉素溶液中的褶皺臂尾輪蟲(B.plicatilis)平均壽命均顯著縮短，暴露于100～200 μg·L-1阿莫西林溶液中的哈瓦那臂尾輪蟲(B.havanaensis)平均壽命也顯著縮短[27-28]。但也有研究結(jié)果顯示，抗生素對(duì)萼花臂尾輪蟲存活的影響取決于抗生素的種類和藻類食物密度[25-26]。本研究中，3個(gè)斜生柵藻密度下，暴露于5～80 mg·L-1諾氟沙星溶液中的萼花臂尾輪蟲生命期望均顯著延長(zhǎng)(表4)。

3.3 抗生素濃度和藻密度對(duì)輪蟲繁殖的影響

暴露于5.6 mg·L-1或更高濃度的鏈霉素和四環(huán)素、90 mg·L-1泰樂(lè)霉素以及50～200 μg·L-1阿莫西林溶液中的萼花臂尾輪蟲凈生殖率顯著降低，暴露于50～200 μg·L-1阿莫西林溶液中的哈瓦那臂尾輪蟲凈生殖率顯著降低，暴露于90 mg·L-1或更高濃度鏈霉素、四環(huán)素和泰樂(lè)霉素溶液中的褶皺臂尾輪蟲凈生殖率顯著降低[27-28]。然而，近年來(lái)的研究結(jié)果顯示，抗生素對(duì)輪蟲凈生殖率的影響也取決于抗生素的種類和藻類食物密度[25-26]。本研究中，3個(gè)斜生柵藻密度下，暴露于5～80 mg·L-1諾氟沙星溶液中的萼花臂尾輪蟲凈生殖率均顯著升高(表4)。

通常情況下，單巢目輪蟲主要通過(guò)孤雌生殖繁殖后代，此時(shí)非混交雌體產(chǎn)出非混交卵，該卵孵化出非混交雌體；但在一定的條件下非混交雌體產(chǎn)出混交卵，該卵孵化出混交雌體從而進(jìn)行有性生殖[29]。有關(guān)污染物對(duì)輪蟲后代混交率的影響已有一些報(bào)道，結(jié)果顯示一定濃度的、具有雌激素活性的水體污染物，如雌二醇、保幼激素、睪丸素、鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)和Zn2+等，均顯著提高了輪蟲的后代混交率[30-33]。就抗生素的影響而言，已有研究結(jié)果表明，在1.0×106、2.0×106和4.0×106cells·mL-1的斜生柵藻密度下，暴露于2.0～10.0 mg·L-1具雌激素效應(yīng)的利福平溶液中的萼花臂尾輪蟲后代混交率均顯著升高[25]，鹽酸四環(huán)素濃度也對(duì)萼花臂尾輪蟲的后代混交率具有顯著的影響[26]。與上述研究結(jié)果不同的是，本研究發(fā)現(xiàn)，在1.0×106cells·mL-1的斜生柵藻密度下，諾氟沙星濃度對(duì)萼花臂尾輪蟲的后代混交率無(wú)顯著性影響；而在2.0×106和4.0×106cells·mL-1的斜生柵藻密度下，諾氟沙星濃度卻對(duì)萼花臂尾輪蟲的后代混交率具有顯著的影響?？磥?lái)，欲揭示抗生素對(duì)輪蟲混交率影響的總體規(guī)律，需要對(duì)更大濃度范圍的、更多種類的抗生素進(jìn)行測(cè)試。

表3 各藻密度下萼花臂尾輪蟲部分生命表統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)與諾氟沙星濃度間的關(guān)系Table 3 The relationships between some life-table demographic parameters of B. calyciflorus cultured at different algal densities and norfloxacin concentration

注：x為諾氟沙星濃度，單位為mg·L-1。

Note:xis norfloxacin concentration, and the unit is mg·L-1.

表4 3個(gè)斜生柵藻密度下對(duì)萼花臂尾輪蟲存活和生殖具有促進(jìn)或抑制作用的抗生素濃度Table 4 The concentrations at which antibiotics had stimulatory or inhibitory effects on the survival and reproduction of B. calyciflorus cultured at three densities of S. obliquus

注： 利福平、鹽酸四環(huán)素和諾氟沙星的測(cè)試濃度范圍為2.0～10.0 mg·L-1、0.5～40.5 mg·L-1和5～80 mg·L-1。

Note: * The range of tested concentrations of rifampicin, tetracycline hydrochloride and norfloxacin are 2.0-10.0 mg·L-1, 0.5-40.5 mg·L-1and 5-80 mg·L-1.

表5 抗生素對(duì)輪蟲種群增長(zhǎng)的影響Table 5 Effects of antibiotics on population growth of rotifers

3.4 抗生素濃度和藻密度對(duì)輪蟲種群增長(zhǎng)的影響

抗生素對(duì)輪蟲種群增長(zhǎng)的影響取決于抗生素種類和測(cè)試的濃度范圍以及受試生物的種類?？傮w上，較低濃度的抗生素促進(jìn)輪蟲的種群增長(zhǎng)，而較高濃度的抗生素則抑制輪蟲的種群增長(zhǎng)(表5)。本研究中，3個(gè)斜生柵藻密度下，5～ 80 mg·L-1的諾氟沙星均顯著提高了萼花臂尾輪蟲的種群內(nèi)稟增長(zhǎng)率。更大濃度范圍的諾氟沙星對(duì)輪蟲種群增長(zhǎng)的影響仍有待于進(jìn)一步的研究。

Pourriot[37]認(rèn)為，在食物充足的情況下，浮游性輪蟲在孤雌生殖階段的增殖速率更多地取決于其胚胎發(fā)育速率和生命的早期階段歷時(shí)(世代時(shí)間)，而不是凈生殖率。本研究中，當(dāng)斜生柵藻密度由1.0×106升高至2.0×106cells·mL-1時(shí)，6個(gè)處理組輪蟲凈生殖率平均提高幅度減小(19.9%)，這可能是輪蟲種群內(nèi)稟增長(zhǎng)率平均提高幅度減小(9%)的主要原因，因?yàn)槭来鷷r(shí)間的平均延長(zhǎng)幅度僅減小了1.7%。當(dāng)斜生柵藻密度由2.0×106升高至4.0×106cells·mL-1時(shí)，6個(gè)處理組輪蟲凈生殖率平均提高幅度的增大(115.8%)和世代時(shí)間平均延長(zhǎng)幅度的減小(18.5%)導(dǎo)致了輪蟲種群內(nèi)稟增長(zhǎng)率平均提高幅度的增大。

翟盼等[25]認(rèn)為，一定濃度的利福平能夠有效殺滅輪蟲及喂食的藻類中可能存在的各種有害細(xì)菌，最終對(duì)輪蟲的存活、孤雌生殖和種群增長(zhǎng)產(chǎn)生了積極的影響。項(xiàng)賢領(lǐng)等[26]認(rèn)為，低濃度的鹽酸四環(huán)素促進(jìn)輪蟲的存活、孤雌生殖和種群增長(zhǎng)可能歸因于其“毒物興奮效應(yīng)(hormesis)”。作為抗菌藥物的代表，適宜濃度的諾氟沙星能夠有效殺死革蘭氏陰性和陽(yáng)性菌[38]，但其對(duì)萼花臂尾輪蟲存活、孤雌生殖和種群增長(zhǎng)產(chǎn)生積極作用的原因究竟是其殺菌作用，或毒性興奮效應(yīng)，或兩者兼而有之，仍有待進(jìn)一步研究。

3.5 輪蟲生命表統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)對(duì)抗生素污染的敏感性

眾多的研究表明，輪蟲各生命表統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)對(duì)污染物的敏感性常因污染物的種類等不同而有差異。就抗生素而言，已有的研究發(fā)現(xiàn)，萼花臂尾輪蟲和褶皺臂尾輪蟲的生殖(以凈生殖率為指標(biāo))比存活對(duì)鏈霉素、四環(huán)素和泰樂(lè)菌素的敏感性強(qiáng)[27]，萼花臂尾輪蟲的有性生殖(以后代混交率為指標(biāo))比無(wú)性生殖(以凈生殖率和種群內(nèi)稟增長(zhǎng)率為指標(biāo))對(duì)利福平的敏感性更強(qiáng)[25]。本研究結(jié)果表明，除1.0×106cells·mL-1藻密度下輪蟲的后代混交率外，3個(gè)藻密度下萼花臂尾輪蟲的各生命表統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)均對(duì)諾氟沙星具有相同的敏感性。從劑量-效應(yīng)關(guān)系角度來(lái)看，生命期望、世代時(shí)間、凈生殖率和內(nèi)稟增長(zhǎng)率適合于評(píng)價(jià)諾氟沙星對(duì)萼花臂尾輪蟲的慢性毒性。

總之，亞致死濃度的諾氟沙星促進(jìn)輪蟲的存活、發(fā)育、孤雌生殖和種群增長(zhǎng)，促進(jìn)作用的幅度受藻密度的影響顯著。亞致死濃度的諾氟沙星對(duì)輪蟲后代混交率具有抑制作用，抑制作用的顯著性與否與諾氟沙星濃度和藻密度有關(guān)。