环境激素睾丸酮和雌二醇对卜氏晶囊轮虫繁殖影响
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第一作者:孔志明,男,1940年出生,教授,博导,主要从事环境遗传毒理学及分子生态毒理学的教学与科研工作。
3国家自然科学基金资助项目(N o .29977020)环境内分泌干扰物诱发小鼠睾丸细胞D NA 损伤的研究3孔志明 张国栋 孙立伟(南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室, 南京210093)刘征涛(中国环境科学研究院, 北京100012)摘要 应用单细胞凝胶电泳技术,研究了烷基酚类化合物对离体小鼠睾丸细胞DNA 的损伤作用。
实验结果表明,9种烷基酚类化合物对小鼠睾丸细胞均能引起不同程度的DNA 损伤,并呈现剂量效应关系。
其高剂量组与对照组相比,均有极显著性差异(P<0.01)。
实验结果亦表明,其DNA 的损伤程序与化学结构有一定的关系。
关键词 环境内分泌干扰物 小鼠睾丸细胞 单细胞凝胶电泳 DNA 损伤Study on D NA damage of sper mary cell i n m ice i nduced by env ironm en t al endocr i ne disrupti ng che m icals K ong Z h i m ing ,Z hang Guod ong ,S un L i w ei ,et al .S tate K ey L aboratory of P ollu tion Control and R esou rce R ease ,E nv i 2ronm ental S chool ,N anj ing U niversity ,N anj ing 210093Abstract :T he single cell gel electropho resis technique (SCGE )w as used to detecte the DNA dam age of sper 2m ary cell in m ice ,w h ich w ere induced by 9tested environm ental endocrine disrup ting chem icals .T he results show that all the nine tested substances can induce different levels DNA dam ages ,and the do se 2response relati on w ere ob 2vi ous .T he h igh do se group and the contro l group w ere significantly different (P <0.01).It is also show ed that the degree of DNA dam ages w ere partly related to the structure of alkyl hydroxybenzene compound .Keywords :Environm ental endocrine disrup ting chem icals Sper m ary cell SCGE DNA dam age 大量动物流行病学资料表明,许多环境化学物能模拟或干扰动物体内的内分泌机能,尤其是处于发育阶段的哺乳类、爬行类、鸟类和鱼类动物。
环境雌激素o,p′-DDT和抗雌激素氟维司群对斑马鱼胚胎的复合效应向霄;王鲁梅;钟玲盈;陆贻通;周培【摘要】To study the combination effects of estrogen and antiestrogen,zebra fish (Danio rerio) embryos were exposed to the typical estrogen o,p'-DDT and antiestrogen fulvestrant,and the hatchingrate,hatching time and gross abnormality of embryos were investigated.Besides,real-time quantitative PCR was used to probe the mRNA expression levels of estrogen-responsive genes such as Vtgl,Vtg2 and ERoe.Results showed that co-treatment with o,p'-DDT and fulvestrant led to an increase in developmental toxicity to ze-brafishembryos,compared with single compound exposure.The expressions of Vtgl and ERot induced by o、p'-DDT were inhibited byfulvestrant.However,the expression of Vtg2 was found to be significantly induced,when embryos were co-treated with fulvestrant (50 or 250 μg·L-1) and o,p'-DDT (100 |μg·L-1).It is demonstrated that the effects of antiestrogen could not be simply summarized as neutralization in the combination exposure of estrogen and antiestrogen.It is critical to get a comprehensive view of the combination effects when conducting ecological risk assessment.%为探究雌激素与抗雌激素的复合效应,将斑马鱼(Danio rerio)的胚胎暴露于o,p′-DDT和氟维司群2种典型的环境内分泌干扰物中,考察胚胎孵化率、孵化时间和总畸形率,并用实时荧光定量PCR技术检测Vtg1、Vtg2和ERα等雌激素效应相关基因的mRNA转录水平.结果显示,与单一化合物的暴露相比,o,p′-DDT和氟维司群的二元混合物暴露对斑马鱼的发育毒性增强.在诱导Vtg1和ERα基因的mRNA表达水平上调方面,氟维司群对o,p′-DDT的诱导效应表现出拮抗作用,而当50或250 μg· L-1氟维司群与100 μg·L-1 o,p′-DDT共存时,对Vtg2有明显的诱导效应.研究表明,抗雌激素并非简单地抑制环境雌激素的生态毒性效应,在进行生态风险评价时需全面评估雌激素与抗雌激素的复合效应.【期刊名称】《生态毒理学报》【年(卷),期】2012(007)003【总页数】8页(P251-258)【关键词】环境雌激素;o p′-DDT;氟维司群;斑马鱼胚胎;复合效应;发育毒性;实时荧光定量PCR【作者】向霄;王鲁梅;钟玲盈;陆贻通;周培【作者单位】上海交通大学农业与生物学院农业部都市农业(南方)重点实验室,上海200240;上海交通大学陆伯勋食品安全研究中心,上海200240;上海交通大学农业与生物学院农业部都市农业(南方)重点实验室,上海200240;上海交通大学陆伯勋食品安全研究中心,上海200240;上海交通大学农业与生物学院农业部都市农业(南方)重点实验室,上海200240;上海交通大学陆伯勋食品安全研究中心,上海200240;上海交通大学农业与生物学院农业部都市农业(南方)重点实验室,上海200240;上海交通大学农业与生物学院农业部都市农业(南方)重点实验室,上海200240;上海交通大学陆伯勋食品安全研究中心,上海200240【正文语种】中文【中图分类】X171.5环境内分泌干扰物(endocrine disrupting chemicals,EDCs)分布普遍,对生态环境和人体健康影响重大,相关研究倍受关注[1]。
环境激素的生殖效应研究进展潘博 陕西科技大学 资源与环境学院,陕西,西安,710021摘要:环境激素对生物的环境生态效应表现为使动物的内分泌系统失调、生殖能力下降、慢性疾病发病率提高、生长发育受阻、性别比例失调、行为异常等。
本文结合国内外研究进展,主要介绍环境激素对家蚕生殖发育、女性生殖健康的毒害效应。
关键词:环境激素动;生殖;毒害效应前言:环境激素(environmental endocrine disruptors ,EEDs)是普遍存在于环境中,能干扰生物体内维持机体动态平衡、繁殖、生长和行为的内源激素合成、分泌、运输、结合、反应或排除的外源物[1]。
EEDs 来源广泛,其中大部分通过人类生产活动与生活释放到环境中,如农业生产中的杀虫剂和除草剂,工业生产中的铅、汞和镉等,医药制品中的激素类、抗癌类药物等。
此外,人类目前广泛使用的塑料制品、表面活性剂、合成洗涤剂、消毒剂和防腐剂等也被认定为EEDs 的重要来源。
EEDs 对动物的影响,主要表现为能模仿或干扰组织复合内分泌(包括雌激素、雄激素、孕激素、甲状腺素、下丘脑激素和垂体腺素等)的信号作用而被生物机体错误识别,导致机体产生异常反应,如内分泌失调、生殖功能降低、癌症肿瘤发生率增加、呼吸、心血管及神经内分泌系统等的病变以及肥胖症增加等[2]。
EEDs 已成为人类关注的重大环境问题之一。
目前,有关EEDs 对动物作用机理的研究,已有较大进展。
1 环境激素2,4一二氯苯酚对家蚕生殖发育的影响[3]1.1 家蚕饲养蚕卵用22~25 oC ,RH 75%~85%,24 h 光照条件孵化保护(催青)。
孵化前2 d ,蚕卵用1%甲醛和乙醇消毒,干燥后黑暗保护,孵化当日AM 7:00人工感光,促使整齐孵化。
AM 8:00—9:00开始给饵,幼虫饲养方法为:1至3龄,27 cC 、RH 80%一85%;4至5龄,25℃、RH 75%~80%。
1龄每3日给饵1次,2至4龄每2日1次,5龄每日1次更换饲料。
环境因子对硬骨鱼类性腺发育成熟及其排卵和产卵的调控3温海深33 林浩然 (中山大学生命科学学院,广州510275)【摘要】 对影响硬骨鱼类性腺发育成熟及其排卵和产卵的诸多环境因子进行了综述(如水温、光照、降雨和水流、水体化学因子、水体生物因子以及环境污染(环境胁迫)等),并对其调控机制进行了阐述.侧重强调了环境胁迫对硬骨鱼类生殖的影响,旨在从生态学角度为保护鱼类种质资源提供对策.关键词 环境因子 性腺发育 排卵 产卵文章编号 1001-9332(2001)01-0151-05 中图分类号 Q17811 文献标识码 AE ffect of environmental factors on gonad al m aturation as w ell as its ovulation and spa w ning in teleosts.WEN Haishen and L IN Haoran (School of L if e Science ,Zhongshan U niversity ,Guangz hou 510275).2Chin.J.A ppl.Ecol .,2001,12(1):151~155.This paper reviewed the environmental factors affecting gonadal maturation as well as its ovulation and s pawning in teleosts which include water temperature ,sun 2light ,rainfall ,current ,chemical composition of waters ,aquatic organi 2sms ,water pollution and so on.The impact of environmental pollution on the reproduction of teleosts was emphasized ,aimed to approach strategies protecting fish germplasm resource from the standpoint of ecology.K ey w ords Environmental factors ,Recrudescence of gonad ,Ovulation ,Spawning. 3国家自然科学基金资助项目(39970586). 33通讯联系人. 1999-10-08收稿,1999-12-06接受.1 引 言在硬骨鱼类生殖周期中,雌性个体的性腺发育受多方因素干扰,而雄性个体却很少受环境制约.雌鱼卵巢中的卵原细胞增殖,卵黄积累,卵母细胞发育成熟及其排卵和产卵,其中每一个环节都必须准确、协调才能确保在最恰当的时间里产生具有受精能力的卵母细胞,并使受精卵和仔鱼在最佳的环境条件下存活下来.鱼类的这种生殖策略是种群在长期的进化过程中获得的.硬骨鱼类的这种生殖适应性是受环境因子的暗示和调控,即性腺周期性变化的形成是受环境和季节变化的影响.这些环境因子多种多样,包括气象水文因子(如光照、温度、降雨和水流);水体化学因子(主要是盐度);水体生物因子(异性鱼类的存在及其性外激素,营养(饵料生物),产卵基质(水生植物));人为因子(通常是指渔业水域的环境污染,依污染来源不同而异).这些因子间又相互作用,对鱼类的生殖过程产生有利和不利影响,本文对其调控机制进行阐述,以期从生态学角度为保护鱼类种质资源提供理论依据.2 气象水文因子211 光照的影响光照的变化速率对硬骨鱼类繁殖影响不大.光照周期是调节其繁殖周期的重要环境因子.19世纪20年代,加拿大动物学家William Rowan 首先指出,光线影响脊椎动物性腺功能.至19世纪30年代,光周期已被用于鲑鱼类生殖调控.此后对光周期的研究日益增多,主要集中在鲑鳟鱼类、鲤科鱼类和部分海产鱼类.对鲑鳟鱼类的研究[8,19,27,28]表明,缩短光周期能促进秋季产卵的鲑鳟鱼类的性腺发育.其中将光周期与温度结合起来研究取得了颇具价值的结果[4].在较高(16℃)和较低(8℃)的温度下,恒定的长光周期和短光周期对雄鳟鱼精子生成没有影响.而处于缩短光周期的两组鳟鱼完成了精子生成作用,并且其中一组的精巢明显增大.鳟鱼在缩短光周期条件下比同温下恒定光周期鱼有较高的促性腺激素(GTH )水平.对雌鱼的研究也取得了相同的结果.后来的研究证实光周期也可以控制鳟鱼排卵过程[10],例如将冬春季的长光周期缩短,可加速鲑鳟鱼排卵[6].连续的额外光照也可提前或推迟大西洋鲑鱼的排卵,但这取决于光照的持续时间和在性周期中的位置.金鱼在较高的温度下,不论光周期长短、性腺发育如何,通常都有较高的血清GTH 水平[7,11~13].但是较高的温度对性腺的作用则取决于时间长短、光周期的状况和生殖周期的不同阶段.性腺发育成熟的金鱼血清GTH 水平有明显昼夜周期性,而卵巢退化的金鱼则没有.雌性金鱼长时间处于高温和长光周期下,其成熟的卵母细胞退化,血清GTH 的水平昼夜周期性消失[14].这表明血清GTH 水平的昼夜周期性对促进和维持性腺活动性很重要,而较高的血清GTH 水平不一定是必要的因素.事实上许多硬骨鱼类的性腺发育和排卵都受光周期的调节[5,15].在鲑科鱼类中,标志生殖周期和排卵的环境暗示是光周期,而许多鲤科鱼类,主要环境暗示是光周期和温度的结合[15].一般说来,在生殖周期的开始阶段,增加光照时间或持续光照会使卵母细胞成熟和排卵提前,而在夏季或夏季以后,同样的光周期会使这应用生态学报 2001年2月 第12卷 第1期 CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Feb.2001,12(1)∶151~155个过程延迟[5,10].光照和温度还与血液中的卵黄蛋白原和雌二醇的水平变化密切相关[25].温度和营养状况也可通过光周期影响产卵时间的开始[6].对鲤科鱼类而言,光照通过松果腺和眼睛而起作用[8,46].光照通过松果腺和眼睛传到下丘脑,到达脑垂体,影响GTH释放,从而启动一系列内分泌机制,调控性腺发育和排卵.212 温度的影响对水生动物来说,温度是最重要的生态因子之一.在鲤科鱼类中,卵巢的发育和排卵是受温度和光周期的调节.在绝大多数鱼类中,温度在整个生殖周期中的影响至关重要[15,18].例如,金鱼在没有雄鱼和产卵基质的情况下,水温从12℃上升到20℃,可以诱导卵母细胞成熟和排卵[18,37].另外,光周期可以影响由温度上升而诱导的排卵前GTH峰值的到来时间[15,37].同样可以通过升高温度的办法诱导红拟石首鱼(Sciaenops ocel2 lata)正常排卵.相反,在秋冬季产卵的鱼类,所需要的温度低,可以影响排卵时间的到来.例如,狼鲈在水温低于10~12℃时产卵,降温可以促使产卵提前,升温可以推迟产卵[48].温度对鱼类产卵的影响是明显的,每种鱼都有自己独特的产卵温度阈,而这个温度范围较狭窄.实验表明,我国珠江水系的鲢鳙鱼要比长江的早1年,比黑龙江水系的早2年达到性成熟.造成这种现象的原因有遗传的,也有环境的因素.在性成熟年龄问题上,鲢鳙鱼种群间并无明显的遗传性差异,而决定因素是环境,其中年积温可能与之关系非常密切[24].各种鱼类性腺细胞发育过程中对温度条件的不同要求,是其系统发育上对生活条件适应的遗传保守性的表现.温度与光周期一样可能直接作用于中枢神经系统,调控GTH的分泌.温度还能直接作用于性腺、生殖细胞、类固醇激素代谢.另外,温度也可以影响血清GTH的代谢清除率和脑垂体GTH的分泌率[7].总之,温度可以对下丘脑2垂体2性腺轴的各个层面都产生直接效应.在硬骨鱼类性腺发育成熟与排卵过程中,温度的作用表现在:1)直接作用于性腺,影响一些酶和激素的活性和作用;2)影响性腺对GTH的敏感性;3)影响脑垂体的GTH分泌与合成.213 降水与水流的影响降雨与水流对天然水体来说常常是相关联的.有关它们对鱼类繁殖的影响研究只限定在人工诱导产卵和排卵方面.流水这一环境因子对许多要求在流水中产卵的鱼类性腺发育成熟和排卵极为重要.我国的“四大家鱼”在湖泊和池塘中性腺能发育成熟,但因为缺少水位和水流的刺激而不能自然排卵,必须进行人工催产,即使是这样也需要水流的刺激.降雨与水流也影响到其它因子的变动,如水位的涨落、水质、产卵基质的可得性、饵料生物的密度等,因而对鱼类性腺发育成熟及其排卵和产卵产生间接影响.3 水环境的化学因子有关这方面的研究报道不多,对洄游性鱼类来说,盐度是影响鱼类性腺发育成熟与排卵的重要因素之一.例如大马哈鱼类在海洋中摄食发育,但必须经长途洄游到淡水中产卵,在此过程中盐度是如何调节性腺发育成熟和排卵的尚不十分清楚.对我国典型的洄游鱼类研究表明,鲥鱼在东南近海洄游期间,以积累营养为主,性腺发育较缓慢,进入江河以后,性腺发育明显加快,精巢发育更快,在进入产卵场时,当产卵条件具备后,卵巢发育进入最后成熟阶段[47].而鳗鲡鱼的繁殖正好相反,在淡水中达到性成熟,到海洋中产卵.但有关性腺发育成熟和排卵的内分泌调节机制与生态条件的关系却知之不多.有些学者认为较低的温度、较高的盐度和较大的水压有利于GTH分泌和性腺成熟[21].盐度对黑鲷(S parus m aerocephalus)的卵巢发育也具有影响[36].4 水环境的生物因子411 异性鱼类的存在与性外激素的影响性外激素属于信息素的一种,在同种个体间的雌雄识别、性追逐和交配等方面起信息传递作用.一般认为,雌鱼排卵时,性外激素量明显增加,同时出现性行为.而雄鱼在整个生殖过程中都能不断地产生性外激素,雌雄鱼能各自产生性外激素引诱对方.有充分的证据表明,非洲鲇鱼(Clarias gariepinus)的雄鱼可以释放性外激素刺激雌鱼产卵[15,39].例如非洲鲇鱼雌鱼产卵后卵巢中类固醇葡糖苷酸的含量比产卵前明显升高[32,35].Resink等[31,33]将未排卵的雌鱼与一尾雄鱼和一尾已排卵雌鱼放在同一水族箱中饲养,阻断其视觉联系,能成功地诱导雌鱼排卵.用排卵雌鱼的卵巢液代替排卵雌鱼,也能诱导受试鱼排卵,但阻断嗅觉联系则不能排卵.Van Weerd等[43~45]用同样的方法证实雌雄混养的水也可以使受试雌鱼性腺成熟系数(GSI)增高.这些实验结果说明,非洲鲇鱼雌鱼排卵后向水中释放了一种化学物质,能刺激其它雌鱼排卵.这种物质很可能就是类固醇葡糖苷酸,或者是来自贮精囊各种类固醇葡糖苷酸的混合物.它们通过性产物或皮肤排出体外[1],并且通过嗅觉作用于同种其它鱼类,但在池塘条件下缺少性外激素,可能是该种鱼不能自发排卵的诱因之一.在斑马鱼(B rachydanio re2 rio),雌雄共同存在,4~5d内可正常排卵,如将雌雄鱼隔开,只有当雄鱼重新回到水域雌鱼才排卵.尽管已发现精巢提取液中类固醇葡糖苷酸能诱导隔离的雌鱼排卵,但至今尚未分离到有活性的性外激素[15,35].对金鱼的研究表明[40],当向一组金鱼中加入17α,20β二羟孕酮,可以提高其排卵率.作用过程是:环境暗示激发雌性金鱼血液GTH出现峰值,结果刺激了卵巢中的17α,20β二羟孕酮的产生,诱导卵母细胞最后成熟.17α,20β二羟孕酮也被释放到水中,作为一种主要的性外激素作用于雄鱼或其它雌鱼,导致雄鱼血清GTH水平升高,引起精巢17α,20β二羟孕酮分泌,反过来刺激精液产生.接近排卵期时,卵巢产生F系列前列腺素(PGs),PGFs刺激滤泡破裂,释放出卵母细胞,经血液循环作用于脑,激发雌鱼排卵行为.排卵后,血液中的PGFs排入水中,作为性外激素刺激雄鱼排精.这说明雌雄金鱼同步排卵排精是受性外激素(17α,20β二羟孕酮)的诱导,而这种性外激素是排卵雌鱼所释放的.这个现象在其它鲤科鱼类中也有记述[20,22].从以上结果可以看出,硬骨鱼类性外激素是由性腺所产生的,虽然其化学本质还没有弄清楚,但大量的研究表明,这种性外激素具有类固醇性质,很可能是类固醇或类固251应 用 生 态 学 报 12卷醇的代谢产物(如类固醇葡糖苷酸、17α,20β二羟孕酮).性外激素的释放与环境间有暂时的关系,它的产生受内分泌激素的调控.硬骨鱼类一般通过嗅觉作用对性外激素产生反应.对金鱼的研究表明,位于端脑腹中叶部位的中央束突起,是性类固醇激素的结合区域.而且中央束有许多神经末端纤维.因此,可以认为在绝大多数硬骨鱼类中,这一系统对嗅觉和视觉信息的处理具有整合机能,而这种整合机能可能是通过性外激素的中介作用而发挥效应的.412 产卵基质(水生植物)的影响在水温升高时,增加水草可以提高金鱼的排卵效应[15,37],其它鲤科鱼类和非洲鲇鱼的产卵与降雨和洪水有关,可改变产卵基质和水位的可得性[15,18,38].须强调的是,产卵基质只有在适宜的光照和水温条件下出现,才能诱导排卵和产卵.林浩然[21]研究指出,环境因素对诱导鲤鱼自行产卵起着十分重要的作用.在适宜的温度和光照条件下,加入雄鱼和鱼巢能诱导雌鲤鱼排卵和产卵.实验研究表明,清晨6∶00在产卵池加入雄鱼和鱼巢比18∶00时加入能比较有效地刺激雌鲤分泌GTH和排卵,说明雌鲤鱼对雄鱼、鱼巢、日时控制很敏感.另一方面,对盲眼雌鲤,不论在清晨还是黄昏加入雄鲤和鱼巢都未能促进GTH分泌和诱导排卵,说明雄鱼和鱼巢等因素的刺激作用可能通过视觉器官传入神经中枢,使雌鲤鱼下丘脑分泌促性腺素释放激素(GnRH),进而促进GTH分泌和诱导排卵.413 营养因子(饵料生物)的影响对于野生鱼类而言,由于水中饵料生物的生物量有季节性变动,可能是导致摄食这些饵料的鱼类生殖具有周期性的原因之一.因为营养(饵料基础,饵料的可得性和其质量)是性腺发育不可缺少的物质基础.很明显,当卵巢中缺乏有卵黄沉积的卵母细胞时人工诱导排卵无效[42].在非洲鲇鱼,如果用天然捕捞的亲鱼做人工繁殖,只能在生殖季节或静止期以后进行.但如果野生的鲇鱼捕回后放在室内饲养,保证充足的饵料,持续25℃水温,正常光照,那么繁殖期提前很多[34].而蓄养在池塘或室内中的野生鲇鱼,由于饵料供给的周期性被打破了,常年投喂饲料,其它条件保持优良,野生状态下形成的不连续生殖周期消失了.我国主要养殖鱼类的人工繁殖,在冬季或生殖前加强亲鱼培养,旨在贮存必要的营养,以保证生殖的正常进行.5 环境胁迫对硬骨鱼类性腺发育成熟及其排卵与产卵的影响 早在20世纪60年代就有人指出,工业和现代农业的飞速发展,导致大范围的淡水水域遭到污染,其原因是工业废水和含有农药的排放物流入到湖泊、河流和池塘,水域中的鱼类成了直接的受害者,导致天然水体中的鱼类死亡率上升甚至种群灭绝.高浓度的污染物对鱼类的生长和繁殖产生了不利影响.近年来,有关环境污染对鱼类生殖生理的影响研究日益受到重视.鱼类和其它脊椎动物相似,其神经和内分泌系统与生殖协同一致,有害的环境刺激同样可以沿着下丘脑2垂体2性腺轴传递,最终对鱼类生殖产生毒害作用.Lin[23]总结了世界范围内几十年的研究成果,指出水体中鱼类种群灭绝的主要原因是不能生殖,种群补充缺乏;有些污染物(杀虫剂、重金属)是通过下丘脑2垂体2性腺轴来影响生殖生理.下丘脑参与污物的作用已得到证实,有些杀虫剂和重金属(Pb和Hg)能抑制下丘脑分泌促性腺素释放激素(GnRH),降低脑垂体GTH的释放和生物合成,进而削弱性腺的活动.另外一些杀虫剂(艾氏剂等)抑制性腺活动有两条途径,一是参与下丘脑2垂体2性腺轴,二是直接作用于性腺;鱼类短期处于含石油或长期处于含Se的湖泊中,可以改变一些主要类固醇激素的合成,而它们恰恰参与生殖,有些重金属(Cd)可直接抑制虹鳟鱼离体精巢类固醇激素的合成;一些杀虫剂和污物在非致死浓度就可以使卵母细胞萎缩,停止发育和退化,以及脑垂体GTH细胞停止生长;低p H能使性腺生殖细胞减少或完全没有成熟生殖细胞.对雌鱼而言,其机制是干扰卵黄蛋白的合成和在卵母细胞中的沉积,同时对产卵和排卵产生不利的影响;性成熟的鱼类处于低浓度的污物中,可以明显地干扰排卵和产卵.最近的研究表明,人类活动导致水域鱼类产卵场大量消失.例如,在北美太平洋水域,由于筑坝、森林砍伐、开矿和城市发展对生活在这里的鲑鳟鱼类产生了极其不利的影响,在214种鲑鳟鱼类中,将近一半有濒于灭绝的危险[41].对渔业危害最大的水源有:工业污水、农田地表径流(含杀虫剂、除草剂等农药)、城市生活污水等.Horrell等[16]证实,在有造纸厂污水排放的河流,发现有雄性化的食蚊鱼(Gambusia af f inis)的雌鱼.此后在其它类似的河流中也发现了同种现象[2].后来,室内实验也证实这种污水可以诱导食蚊鱼雄鱼第二性征的出现[3,9].人们推测污水中的植物类固醇可能起重要作用[17].有关其作用机制的研究表明,将野生鱼类放置在这种污物中,可诱导血清类固醇水平升高,性腺萎缩,性成熟推迟[26].最有趣的是这种污物中的β2谷甾醇浓度很高,可以影响许多鱼类的生殖.将其给金鱼注射可导致生殖紊乱.这种物质在木材加工过程中排入水体.城市生活污水也可以对鱼类生殖产生不利影响,例如,生活在污水塘中的一种拟鲤(R utilus rutilus)出现雌雄同体现象,后来证实是雌激素的作用[30],在该河流进行网箱养鳟,发现其卵黄蛋白合成加速,这是对雌激素敏感反应的生物学标志.如果鱼卵或仔鱼长期处于这种污水中,可能会影响性别分化[29].值得强调的是,污水的成分极其复杂,而且难于检测,对鱼类的作用有单独的,也有联合的.化学成分分析与鱼类的在体和离体实验相结合,可能是探讨其作用机制的较好途径.6 结 语影响硬骨鱼类性腺发育成熟、排卵和产卵的因素多种多样,应该说凡是影响鱼类生存的因素都可能对此产生影响,更主要的是这些因素之间又相互作用,产生的生理效应更为复杂.而影响鱼产卵的因素要比影响排卵的更多.所有的这些外界因子(有利和不利)通过各种外感受器把兴奋或抑制传到中枢神经系统,特别是下丘脑各神经核团分泌的各种神经激素进一步控制脑垂体激素的分泌,再通过血液循环作用于性腺,刺激或抑制性腺细胞发育成熟、排卵和产卵.但部分环境因子的作用机制尚不十分清楚.3511期 温海深等:环境因子对硬骨鱼类性腺发育成熟及其排卵和产卵的调控 参考文献1 Ali SA,Schoonen WGE J,Lambert J G D et al.1987.The skin of the male African catfish,Clariar gariepi nus:a source of steroid glu2 curonides.Gen and Com p Endocri nol,66:415~4242 Bortone SA and Drysdale DT.1981.Additional evidence for environ2 mentally2induced intersexuality in Poecillid 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with androgen or estrogen at different stages during ontogenesis.A quacult ure,77: 251~26230 Purdom CE,Hardiman PA,Bye VJ et al.1994.Estrogenic effects of effluents from sewage2treatment works.Chem Ecol,8:275~28531 Resink J W,Van den Berg TWM,Van Den Hurt R et al.1989a.In2 duction of gonadotropin release and ovulation by pheromones in the African catfish,Clarias gariepi nus.A quacult ure,83:167~17732 Resink J W,Schoonen WGE J,Albers PCH et al.1989b.The chemical nature of sex attracting pheromones from seminal vesicle of the African catfish,Clarias gariepi nus.A quacult ure,83:137~15133 Resink J W,Voorthuis PR,Van den Hurk R et al.1989c.Steroid glu2 curonides of the seminal vesicle as olfactory stimuli in African catfish, Clarias gariepi nus.A quacult ure,83:153~16634 Richter C JJ,Viveen W JAR,Eding EH et al.1987.The significance of photoperiodicity,water temperature and inherent endogenous rhythm for the production of viable egg by the African catfish,Clarias gariepi2 nus,kept in 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adult male African catfish,Clarias gariepi nus,in re2 lation to pheromonal stimulation of ovarian growth in pubertal con2 specifics.A quacult ure,97:97~10746Vodicnik MJ,Kral RE,de Vlaming VL et al.1978.The effects ofpinealectomy on pituitary and plasma gonadotropin levels in Carassi usaurat us exposureed to various photoperiod2temperature regimes.J Fish Biol,12:187~19647 Zhang K2J(张克俭),Tong H2Y(童合一)and Chen M2K(陈马康).1990.On the gonadal development of reevesshad,M acrura reevesii, during spawning migration along the adjacent water of South east Chi2 na Sea.J Fish Chi na(水产学报),14(1):55~59(in Chinese)48Zanug S,Carrillo M and Ruiz F.1986.Delayed gametogenesis and spawning of sea bass(Dicent rarchus labrax)kept under different pho2 toperiod and temperature regimes.Fish Physiol Biochem,2:53~63作者简介 温海深,男,1963年生,副教授,在读博士.主要从事鱼类生理学的教学和科研工作,发表论文30余篇.Tel:0202 84113434,E2mail:whs106@The2nd IA LE Asia2P acific R egion Conference Landscape Ch ange and H um an Activity Lanzhou,China,Sept.22-25th,2001(C all for p apers,f irst rou nd annou ncem ent)Jointly org anized by:IAL E-China;IAL E-AustraliaC old and Arid Regions Environmental&Engineering Research Insti2 tute,CASP rogramm e C ommitteeRichard H obbs,Perth,Australia;X iao Duning,Shenyang,China; Nobukazu Nakag oshi,H iroshima,Japan;Sun-K ee H ong,Seoul, K orea;Parida K uneepong,Bangkok,Thailand;E lena K limina, Khabarovsk,Russia;K alpana Bhakuni,India;Zhan Zhiy ong,H ong K ong,China;Chun-Y en Chang,T aibei,ChinaOrg anizing C ommitteeX iao Duning,Institute of Applied Ecology,CAS,China(Chair pers on) Richard H obbs,Murdoch University,Australia(Chair pers on) Cheng G uodong,C old and Arid Regions Environmental&Engineering Research Institute,CAS,ChinaFu Bojie,Research Center for Eco-environmental Sciences,CAS, ChinaCui Haiting,Beijing University,ChinaY ang Y iguang,Y unnan University,ChinaWang G ang,The State K ey Laboratory of Arid Agriculture,Lanzhou University,China.Objectives and T opicsThe aim of the conference is to help participants to approach real land2 scape change and human activity impact in Asia-Pacific region,in2 cluding restoration and reconstruction of landscape ecosystem both local2 ly and regionally.A.Theoretical aspects and quantitative approaches:Landscape pattern and processes;Landscape m odeling;GIS and Rem ote Sensing.ndscape change and driving forces:Monitoring of landscape changes;Human activity and land use;Culture and landscape.ndscape management and reconstruction:Ecological restoration of natural areas;Landscape planning in rural areas;Ecological risk and se2 curity assessment for catchments;Ecological engineering in agricultural landscapes.D.Environment protection and ecological development in Western Chi2 na:Management of oasis landscape;Desert landscape and desertification control;Biodiversity conservation;Landscape Res ources and tourism.E.Urban landscape ecology.P reliminary conference program-September22,arrival in Lanzhou,Registration.-September23,plenary sessions-September24,in2conference excursion(Lanzhou city and suburbs) -September25,parallel sessionsWorking langu age:EnglishPost conference excu rsions S eptemb er26-29-No.1S ilk Road and Arid Region Landscape:Desert,Oasis,and Ancient Culture Heritage(Dunhuang).-No.2Qinghai-X izang(Tibetan)Plateau Landscape:H igh-C ool Meadow,Salt Lake and Qinghai Lake,C ool Desert-No.3W orld Natural Heritege:Jiuzhaig ou,S ichuan Province(For2 est and Waterfall)C all for p apers:Participants intending to present a paper or a poster during the confer2 ence are requested to send an abstract(no longer than500words)as e2 mail or TXT format attachment to the conference secretary(Land2 scape2001@).Or,y ou can send the hard copy to:Dr.CAO Y u,Institute of Applied Ecology,CAS,P.O.Box417,110016, Shenyang,China.Please include the participant’s full address(postal, phone,fax,email)in the abstract.The d eadline for abstract submis2 sion is Ju ne30th,2001.Abstracts will be published as conference pro2 ceedings,which will be available at the conference.Selected papers will be published after the conference.R egistration:Please notify the conference secretary about y our interest for participa2 tion.Further conference announcement and registration forms will be sent to y ou later s oon.Registration fee for the conference:US$300,including all meals dur2 ing the conference,and coffee break refreshments.Room rent will be on y our own.Registration fee for the excursions:US$500,including trans portation and accomm odations.C ontact add ress:A cad emic inform ation(Abstract etc.):Dr.L I X iuzhen;Dr.CAO Y u(Institute of Applied Ecology CAS,Shenyang,110016,China) T el:86-24-23916291,Fax:86-24-23843313.G eneral inform ation:Pro.Wang G enxu;Dr.Jiao Y uanmei(C old and Arid Regions Environmental&Engineering Research Institute,CAS, Lanzhou,730000,China) T el:86-931-8275120,8275122, Fax:86-931-8273894.Em ail:Landscape2001@5511期 温海深等:环境因子对硬骨鱼类性腺发育成熟及其排卵和产卵的调控 。
环境雌激素生态影响的研究进展3包国章 董德明(吉林大学环境科学与工程系,长春130023)李向林 白静仁(中国农科院畜牧研究所,北京100094)沈万斌(吉林大学环境科学与工程系,长春,130023)P rogress o f Studies on E cological E ffects o f E coestrogen.Bao G u ozhang ,D ong Deming ,Shen Wanbin (Environmental Science andEngineering Department ,Jilin University ,Changchun 130023),Li X ianglin ,Bai Jingren (Institute of A nimal Science ,Chine se A 2cademy of A gricultural Science s ,Beijing 100094).Chine se Journal of E cology ,2001,20(5):44-50.There are currently 80types of ecoestrogen proved ,which can cause reproductive malfunction ,cancer ,malformation and abnormal behavior of animals and human beings while s ome ecoestrogen can interfere with m ore than one end ocrine system or change the sex ratio and life cycle of certain animals.S ome trace ecoestrogen can be accumulated to a concentration level hundreds of million times higher than that in the environment.The injury of ecoestrogen could be different according to differences of genetics ,time and geolo 2gy.C om pared with synthetic ecoestrogen ,phytoestrogen reduce the risk of reproductive cancers.K ey w ords :ecoestrogen ,reproduction ,feminization ,bioconcentration.中图分类号:X 131 文献标识码:A 文章编号:100024890(2001)0520044207 3国家“九五”科技攻关项目(96-016-02)资助. 作者简介:包国章,男,32岁,讲师。
doi: 10.7541/2018.020环境激素睾丸酮和雌二醇对卜氏晶囊轮虫繁殖影响刘露露卢绪鑫叶天韵金司晨闵元棋韩亚杰杨家新(南京师范大学生命科学学院, 南京 210023)摘要: 采用生态学实验方法, 研究睾丸酮(Testoterone)和雌二醇(Estradiol)单一及组合对卜氏晶囊轮虫生命周期中主要发育阶段历时和种群增长率的影响。
结果显示: 睾丸酮(T)的48h LC50为9.56 mg/L, 直线回归方程为Y=1.98X+3.06 (R2=0.92);雌二醇(E) 48h LC50为8.18 mg/L,直线回归方程为Y=3.53X+1.78 (R2=0.92)。
除0.5 mg/L浓度组外, 睾丸酮和雌二醇均显著缩短轮虫平均寿命、减少后代幼体个数以及降低种群增长率(r)。
其中8 mg/L睾丸酮与对照组相比显著延长轮虫生殖前期11.71%、平均寿命缩短52.22%,后代个数减少82.20%; 8 mg/L雌二醇与对照组相比,生殖前期显著延长7.10%,平均寿命缩短49.75%,后代个数减少83.33%。
在2种激素定量组合(8 mg/L)实验中, 与对照组相比, 各实验组的生殖前期显著延长34.17%—48.01%,平均寿命显著缩短31.56%—42.12%, 后代个数明显减少24.44%—80.33%; 第5天, 处理组T6E2、T4E4、T8E0、T0E8和T2E6的r值比对照组分别降低30.00%、37.14%、41.43%、60.00% 和65.71%。
研究结果显示睾丸酮和雌二醇对卜氏晶囊轮虫生长发育及种群增长率有明显影响, 并且卜氏晶囊轮虫对雌二醇表现更为敏感, 2种激素呈现出协同作用。
关键词: 睾丸酮; 雌二醇; 卜氏晶囊轮虫; 生殖前期; 平均寿命; 种群增长率中图分类号: Q178.1 文献标识码: A 文章编号: 1000-3207(2018)01-0155-07轮虫是重要的淡水浮游生物类群, 由于其个体小, 生活史周期和世代时间短、生殖速度快, 自20世纪70年代初期开始, 轮虫被用作毒理学研究的重要受试动物[1, 2], 如Buikema等[3]采用轮虫评价重金属离子的毒性, 并获得理想效果。
目前, 生态毒理学方面的研究多集中在萼花臂尾轮虫(Brachio-nus calyciflorus), 而对捕食性晶囊轮虫, 如卜氏晶囊轮虫(Asplanchna brightwelli)作为实验动物研究生态毒理效应的报道尚不多见。
目前, 针对晶囊轮虫的研究大多学者都集中于轮虫表型多态现象研究方面, Gilbert[4]发现西氏晶囊轮虫(Asplanchna sie-boldi)在0.02 pg生育酚的诱导下会由正常的囊型个体(Saccate)转变为十字型个体(Cruciform)和钟型个体(Campanulate)。
Birky[5]将雌体卜氏晶囊轮虫的形态分为α 型和β 型。
由于卜氏晶囊轮虫个体比萼花臂尾轮虫大且行动缓慢易计数, 很多学者都建议将其作为水环境监测的指示生物。
睾丸酮与雌二醇是由脊椎动物分泌的类固醇激素, 进入水体会对浮游生物产生内分泌干扰。
近年来, 国内外已有若干关于环境激素对轮虫影响的研究[6, 7], 如Radix等[8]发现当睾丸酮浓度高于0.58 μmol/ L时, 萼花臂尾轮虫内禀增长率r会显著下降。
2种多溴二苯醚BDE-47和BDE-209均促进褶皱臂尾轮虫(Brachionus plicatilis)性成熟, 其中BDE-47显著抑制其繁殖力, BDE-209显著提高其繁殖力[9]。
Huang等[10]发现狄氏剂浓度为0.001—100 μg/L, 17β-雌二醇浓度为0.001、0.01、1、100和1000 μg/ L时,可显著延长萼花臂尾轮虫轮虫的繁殖期(P<0.01)。
然而关于环境激素对卜氏晶囊轮虫生长生殖的影响鲜有报道。
本文以卜氏晶囊轮虫为受试动物, 旨在探讨在睾丸酮、雌二醇等典型类固醇激素对卜氏晶囊轮虫生殖的影响, 分析捕食性种类-晶囊轮虫对环境内分泌干扰物的敏感性和可靠性, 为利用轮虫作为第 42 卷第 1 期水生生物学报Vol.42, No.1 2018 年1月ACTA HYDROBIOLOGICA SINICA J a n.,2018收稿日期: 2016-12-22; 修订日期: 2017-04-18基金项目:国家自然科学基金(31272388); 江苏省水产三新工程项目(Y2014-32)资助 [Supported by the National Natural Science Foundation of China (31272388); Three Term Project of Aquiculture of Jiangsu Province, China (Y2014-32)]作者简介:刘露露(1991—), 女, 山东曲阜人; 硕士; 主要从事生态毒理学研究。
E-mail: 1348197554@受试动物, 开展环境激素风险评估和评价提供新的科学依据。
1 材料与方法1.1 试验材料的培养实验采用卜氏晶囊轮虫, 体长: 500—800 μm,来自南京采月湖(32°6′35.24″N, 118°18′32.71″E)。
在解剖镜下挑取活力旺盛的非混交雌体作为起始材料, 在实验室条件下以EPA(去离子水配制, 含96 mg/L NaHCO3, 60 mg/L CaSO4· 2H2O, 60 mg/L MgSO4, 4 mg/L KCl, pH 7.5左右)为培养基进行单个体“克隆”培养[11]。
培养光照强度约4000 lx, 昼长比L鲶D=12鲶12, 温度(25±5)℃, 每天投喂萼花臂尾轮虫为食物, 食物密度大于50个/mL, 每天投喂2次。
萼花臂尾轮虫使用浓缩蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)培养, 蛋白核小球藻培养方式同杨家新和黄祥飞[12]。
1.2 试验药品的配置睾丸酮和雌二醇(纯度均>98%)购于Sigma-Aldrich公司。
采用丙酮(分析纯)为助溶剂, 分别将睾丸酮、雌二醇配置为10000 mg/L的母液, 再用EPA培养基稀释为不同浓度梯度的实验溶液。
1.3 急性毒性实验利用1.2母液, 分别配制不同浓度(5、10、15和20 mg/L)的睾丸酮和雌二醇, 随机挑取300只非混交雌体幼体(龄期<4h), 分别放入6孔板中培养, 每孔添加5 mL实验液, 随机加入10只个体。
每12h观察1次, 24h更换培养基。
根据几率单位法计算48h LC50。
每组设6个平行及1个对照组。
1.4 激素单一作用效应实验睾丸酮、雌二醇对卜氏晶囊轮虫生殖和寿命的影响 随机挑取单个活泼健壮的新生幼体(<4h), 移入24孔板中培养, 每孔加入1 mL浓度为0.5、1、2、4和8 mg/L的实验液。
每4—6h观察1次, 24h更换培养基。
记录轮虫第一次产幼时间、后代幼体个数以及母体存活数。
移除刚出生幼体,实验至全部个体死亡为止。
每组设12个平行及1个对照组。
其他培养条件同1.1。
睾丸酮、雌二醇对卜氏晶囊轮虫种群增长率的影响 随机挑取龄期小于4h的非混交雌体于6孔板中, 每孔4只并加入4 mL实验液。
每组设6个平行及1个对照组。
药品浓度与培养方法同上。
1.5 睾丸酮和雌二醇组合效应实验睾丸酮和雌二醇组合定量(8 mg/L)对卜氏晶囊二醇浓度为8 mg/L时对卜氏晶囊轮虫生长抑制最为明显, 设置组合总实验浓度为8 mg/L。
将睾丸酮和雌二醇按以下方案进行混合: T表示睾丸酮, E表示雌二醇, 下标为浓度(单位mg/L), 具体组合如下: T0E8、T2E6、T4E4、T6E2和T8E0, 另设置一个对照组T0E0, 每组12个平行。
睾丸酮和雌二醇组合定量(8 mg/L)对卜氏晶囊轮虫种群增长率的影响 随机挑取龄期小于4h的非混交雌体于6孔板中, 每孔4只并加入4 mL实验液。
每组设6个平行及1个对照组。
药品浓度与培养方法同上。
1.6 数据处理与分析种群增长率: r=(ln N t–ln N0)/tN t为种群在t时的种群数量, N0为起始数量, T为试验时间。
采用SPSS 16.0统计软件包对实验数据进行单因素方差分析(One Way ANOVA)。
2 结果2.1 睾丸酮、雌二醇的急性毒性实验如图 1、图 2, 卜氏晶囊轮虫暴露在5、10、15和20 mg/L浓度组梯度的睾丸酮中, 处理48h, 其死亡率分别为31.30%、43.80%、70.80% 和72.90%,运用概率单位法求得睾丸酮对卜氏晶囊轮虫的48h LC50为9.56 mg/L, 直线回归方程为Y=1.98X+3.06 (R2=0.92), 95%置信限为2.74—33.40 mg/L。
卜氏晶囊轮虫暴露在5、10、15和20 mg/L雌二醇浓度处理48h,其死亡率分别为28.30%、50.00%、78.30% 和95.00%, 运用概率单位法求得雌二醇对卜氏晶囊轮虫的48h LC50为8.18 mg/L, 直线回归方程为Y=3.53X+1.78 (R2=0.92), 95%置信限为3.07—21.77 mg/L。
由以上结果可看出随睾丸酮与雌二醇浓度升高,轮虫死亡率呈上升趋势。
图 1 睾丸酮浓度对数与轮虫死亡几率的关系Fig. 1 The relationship between probability and logarithmic of156水生生物学报42 卷2.2 睾丸酮和雌二醇对卜氏晶囊轮虫生殖、寿命的影响在睾丸酮处理后, 卜氏晶囊轮虫平均寿命和后代个体数均受到显著影响(表 1)。
方差分析显示,生殖前期在8 m g /L 时, 比对照组显著延长11.71%(P <0.05), 其他组无显著性变化(P >0.05)。
除0.5 mg/L 浓度组之外, 其余各处理组的平均寿命显著缩短、后代个体数明显减少(P <0.05)。
与对照组相比, 睾丸酮浓度为1、2、4和8 mg/L 时, 平均寿命分别缩短21.91%、35.61%、35.00%和52.22%;后代个数分别降低31.63%、69.22%、60.51%和82.20%, 差异显著(P <0.05)。
方差分析显示, 雌二醇为4和8 mg/L 处理组的生殖前期比对照组分别延长6.74% 和7.10%(P <0.05)。
与对照组相比, 各处理组表现出轮虫寿命缩短和后代个体数减少现象。
雌二醇浓度为0.5、1、2、4和8 mg/L 时, 轮虫平均寿命分别缩短21.49%、27.72%、34.58%、39.09%和49.75%; 后代个数分别降低24.44%、38.67%、46.22%、49.44%和80.33%, 各处理间差异显著(P <0.05)。