PFOS对斑马鱼胚胎及仔鱼的生态毒理效应

全氟辛烷磺酸（Perfluorooctane sulfonate, PFOS）是一种广泛存在于水生生态系统的新型持久性有机污染物（Persistent Organic Pollutants, POPs）,其对鱼类健康的影响以及水生生态系统安全的潜在威胁是当前人们高度关注的水环境问题。为探究PFOS对斑马鱼（Danio rerio）胚胎及仔鱼的生态毒理效应,本文研究了不同浓度（0,0.1,1,10 mg/L）PFOS暴露对斑马鱼胚胎孵化率、仔鱼畸形率与死亡率、仔鱼心率、仔鱼运动行为以及生长的影响。结果表明：PFOS暴露对斑马鱼胚胎孵化率、孵出仔鱼死亡率与畸形率的影响显著（P﹤0.05）,10 mg/L PFOS暴露导致胚胎孵化率下降,孵化延迟,仔鱼死亡率与畸形率升高;PFOS暴露4 dpf（day post-fertilization,dpf）或8 dpf 对斑马鱼仔鱼心率影响显著（P﹤0.05）,心率随PFOS暴露浓度升高而增加;PFOS 暴露6 dpf 或9 dpf 对斑马鱼仔鱼的运动行为影响显著（P﹤0.05）,10 mg/L PFOS暴露6 dpf 导致运动斑马鱼仔鱼比例和仔鱼最大持续运动距离增加（P﹤0.05）,PFOS暴露9 dpf,单位时间内仔鱼的运动距离、停顿频率、平均每次运动距离随PFOS暴露浓度升高而减少（P﹤0.05）,最大持续运动距离随PFOS暴露浓度升高而增加（P﹤0.05）,呈剂量依赖的毒理学效应;PFOS暴露导致斑马鱼仔鱼体长和吻宽下降（P﹤0.05）或有下降的趋势,并对吻宽/体长、吻宽/头长影响显著（P﹤0.05）。以上研究结果提示：PFOS对斑马鱼胚胎及仔鱼具有显著的发育与行为毒性,仔鱼心率、运动行为、吻宽/体长以及吻宽/头长等是评估水体PFOS污染敏感而有效的生物标志物。     

锦鲫的摄食代谢与运动代谢及其相互影响

为了探讨锦鲫(Carassius auratus)幼鱼摄食后特殊动力作用(SDA)的变化特征及运动代谢与摄食代谢之间的相互影响,实验首先灌喂锦鲫4%体重的饲料和等体积的纤维素(湿重),测定灌喂前后的耗氧率;另设灌喂饲料、灌喂纤维素、空腹组(对照组)3个组,测定3组的临界游泳速度(Ucrit)和运动耗氧率(MO2);然后在70%、0%临界游泳速度下,分别测定饱足摄食组和空腹组的耗氧率。结果显示:1灌喂饲料后代谢率快速上升,达到峰值后又迅速下降,代谢时间较短,没有一个相对稳定的平台期,灌喂纤维素后代谢率没有显著性变化(P0.05)。提示锦鲫幼鱼的特殊动力作用功率曲线为一个典型的"三角型"模型,且在特殊动力作用总耗能中,生化特殊动力作用占特殊动力作用总耗能的绝大部分,而机械特殊动力作用只占特殊动力作用的极少部分。2锦鲫幼鱼在摄食后临界游泳速度显著下降(P0.05),代谢率显著升高(P0.05)。摄食后的运动过程中,代谢率从摄食开始到代谢率回落至空腹组代谢的标准误范围内的首个数据所对应的时间长度均为6.5 h,且摄食代谢无显著性差异。提示,对锦鲫幼鱼来说,摄食代谢降低了其运动能力,而运动代谢并没有影响摄食代谢。     

温度对中华倒刺鲃不同生理生态性能的影响:驯化有益假说的验证

驯化有益假说(Beneficial acclimation hypothesis)认为生物表型的适应性变化会增强其在诱导这些变化产生的环境中的生理机能或适合度。然而,由于动物不同生理生态性能对环境驯化的响应可能不一致,那么,测试表型性状的选择对驯化有益假说的验证就尤为关键。为此,整合表征动物生存适合度的不同生理生态性能并探究其对环境驯化的响应模式就十分必要。以我国长江中上游广泛分布的中华倒刺鲃(Spinibarbus sinensis)为对象,考察了驯化温度(18℃、28℃)和测试温度(18℃、28℃)及其交互作用对该物种有氧运动能力和无氧运动能力的影响,为驯化有益假说等相关假说的验证提供参考。研究发现,中华倒刺鲃不同生理生态性能对温度驯化的响应存在差异:(1)驯化温度对表征中华倒刺鲃无氧运动能力的快速启动游泳无显著影响(除最大加速度外)(P>0.05),研究数据倾向于支持无益假说(No-advantage hypothesis);(2)驯化温度对表征中华倒刺鲃有氧运动能力的临界游泳速度(Critical swimming speed,Ucrit)和最大代谢率(Maximum metabolic rate, MMR)影响显著(P<0.05),18℃驯化-18℃测试下的Ucrit和MMR均优于28℃驯化-18℃测试下的Ucrit和MMR,结果部分支持驯化有益假说和冷有益假说(Cooler is better hypothesis);(3)驯化温度、测试温度、游泳速度对中华倒刺鲃的运动代谢率(Active metabolic rate,MO2)和单位距离能量消耗(The energetic cost of transport, COT)影响显著(P<0.05)。值得关注的是,当游泳速度小于30 cm/s时,驯化温度对MO2和COT无影响,结果支持无益假说;而当游泳速度大于30 cm/s时,在特定的流速下经过28℃驯化的中华倒刺鲃无论在28℃还是18℃的测试环境下MO2和COT均较低,结果倾向于支持热有益假说(Warmer is better hypothesis)。研究结果提示:驯化有益假说并不具有普遍性,热驯化相关假说的验证不仅受表型性状选择的影响,而且还与测试的环境选择压力有关。     

杂拟谷盗的热适应特性

为了解杂拟谷盗Tribolium confusum Jacquelin du Val的热适应特性,将杂拟谷盗分别于15,25和35℃下驯化2周后,用温度梯度仪测量在不同温度驯化下杂拟谷盗的最适温度、临界低温和临界高温。结果表明,驯化温度对杂拟谷盗最适温度、临界低温和临界高温的影响极显著(P<0.01),最适温度、临界低温、临界高温均随着驯化温度的升高而升高。最适温区的范围随着驯化温度的升高而扩大。驯化温度对杂拟谷盗最适温度的影响最大(0.317),对临界低温的影响(0.310)大于临界高温(0.255)。     

秦岭细鳞鲑代谢及低氧耐受能力对温度驯化的响应

为考察秦岭细鳞鲑（Brachymystax lenok tsinlingensis）代谢及低氧耐受能力对温度驯化的响应,将实验鱼于6℃、12℃和18℃下驯化4周后,采用密闭式呼吸代谢测定仪对其静止代谢率（Resting metabolic rate,RMR）和临界氧压（Critical oxygen press,P_crit）等参数进行测定。结果发现,RMR随驯化温度升高而升高,在6-12℃、12-18℃温度内,RMR的Q₁₀值分别为2.59和2.77,表明该物种对温度的敏感性较高;P_crit值随驯化温度升高而升高且与RMR显著正相关,在驯化温度范围内（6-18℃）,P_crit提升了76.2%。研究结果提示:秦岭细鳞鲑应对低氧环境的生理可塑性较差,在高温下RMR增加可能是导致其低氧耐受能力降低的内在机制之一。     

亲本繁殖和胚胎孵化温度对斑马鱼孵化表现的影响

亲本效应(parental effect)指亲代的表现型及其所经历的环境因素而非基因型对子代表现型差异和适应性的影响,对子代适合度的维持与提高具有重要生态学意义。为探究亲本效应对鱼类胚胎发育可塑性的影响,本研究选取卵生鱼类斑马鱼(Danio rerio)为实验对象,采用2×2双因素设计,测定了不同亲本繁殖温度(22、28℃)和不同胚胎孵化温度(22、28℃)及其交互作用对斑马鱼孵化表现(孵化率、胚胎死亡率、初孵仔鱼畸形率、孵化历时、初始孵化时间、结束孵化时间)的影响。结果表明：亲本繁殖和胚胎孵化温度交互作用对斑马鱼胚胎死亡率、初始孵化时间、结束孵化时间、孵化历时等均有显著影响(P<0.05),亲本繁殖与胚胎孵化温度相一致时胚胎的死亡率更低、孵化时间更短;斑马鱼孵化表现受亲本效应(代际发育可塑性)和子代发育环境(代内发育可塑性)的双重影响,亲本效应对早期生活史阶段鱼类表型特征的塑造有重要作用。     

PFOS对中华倒刺鲃幼鱼爆发游泳及运动后代谢恢复的影响

为探究水体全氟辛烷磺酸(PFOS)污染对鱼类爆发游泳及其代谢恢复能力的影响, 将中华倒刺鲃幼鱼(Spinibarbus sinensis)暴露在不同浓度(0、0.32、0.8、2和5 mg/L)PFOS后, 测定PFOS暴露对其静止代谢率(RMR)、爆发游泳速度(U_burst)以及运动力竭后代谢恢复特征的影响。结果发现, 暴露浓度对实验鱼的U_burst和相对爆发游泳速度(rU_burst)均影响显著(P<0.05), 5 mg/L PFOS暴露导致U_burst和rU_burst分别下降了17.4%和10.8%, PFOS对rU_burst的影响表现出“非单调剂量效应”; 暴露浓度对实验鱼的RMR影响显著(P<0.05), 5 mg/L PFOS暴露导致RMR显著升高, 但PFOS对运动后代谢峰值(MMR)、代谢率增量(MS)、代谢变化倍率(F-MS)、力竭运动后过量氧耗(EPOC)无显著影响(P>0.05)。研究结果提示: PFOS污染改变实验鱼能量代谢水平的下限, 而对其代谢水平的上限无明显的限制性作用; PFOS污染将可能对鱼类捕食——逃避捕食者、穿越激流寻找适宜生境等生存关联的生命活动起到负面影响, 但对无氧代谢关联的代谢恢复能力无显著的生态毒理效应。     

恒温与变温对不同生活史阶段斑马鱼热耐受性的影响

为了探究恒温与变温以及生活史阶段对斑马鱼(Danio rerio)热耐受性的影响,将新孵出的斑马鱼仔鱼、幼鱼以及性成熟雌鱼与雄鱼分别于恒温(28℃)和变温(26～30℃)条件下驯养2周,之后,采用临界温度法测定不同温度驯化下仔鱼、幼鱼以及雌鱼和雄鱼的临界高温CT_(max)、致死高温LT_(max)、临界低温CTmin、致死低温LTmin等热耐受性参数。结果表明:驯化温度、生活史阶段以及二者交互作用对CT_(max)、LT_(max)、CTmin和LTmin均影响显著(P0.05),驯化温度和性别对斑马鱼成鱼的热忍耐参数无显著性影响(P 0.05);仔鱼的热耐受性较差,低于幼鱼和成鱼,表现为CT_(max)和LT_(max)低而CTmin和LTmin高,这可能主要与不同生活史阶段实验鱼的生活习性及其栖息环境有关;变温对幼鱼和成鱼热耐受性无显著影响,但导致仔鱼体长增加、热忍耐范围变窄,提示仔鱼生长和热耐受性可能存在权衡。     

中华倒刺鲃代谢表型的个体变异及其可重复性

种群内生物个体间代谢表型的变异普遍存在于生活史的各个阶段,已成为一个新兴的重要研究领域。尽管这种代谢表型个体变异的现象随处可见,然而这种变异性是否稳定存在至今尚无定论。为了探讨鱼类代谢表型的个体变异及其可重复性,本研究以中华倒刺鲃(Spinibarbus sinensis)为动物模型,分别于不同时间尺度下(0 d、5 d、15 d、30 d)测定了实验鱼的静止代谢率(resting metabolic rate,RMR)。结果表明:在较短的时间尺度内(0～5d,0～15 d),实验鱼RMR的个体变异具有可重复性(P0.05),而在较长的时间尺度内(0～30 d),RMR个体变异的重复性消失(P0.05);中华倒刺鲃代谢表型的个体变异仅具有相对的可重复性。     

繁殖期4种淡水鱼类化学预警行为及其与性腺指数的关联

化学预警信息（Chemical alarm cue,CAC）在鱼类捕食者-猎物关系中发挥重要作用,并与二者生存适合度密切关联。繁殖期鱼类的繁殖生理投入和化学预警响应均具有较高的能量需求,因而可能存在某种程度上的生存-繁殖的权衡（Trade-off）。选取高体鳑鲏（Rhodeus ocellatus,卵生,繁殖投入较低）、斑马鱼（Danio rerio,卵生,繁殖投入较高）、孔雀鱼（Poecilia reticulata,卵胎生,繁殖投入较高）和皮球鱼（Poecilia latipinna,卵胎生,繁殖投入很高）等繁殖方式各异、能量投入不同的4种淡水鱼类为实验对象,测定了繁殖IV期实验鱼对不同浓度的化学预警信息（Damage-released chemical alarm cues,DCAC）的行为响应模式,并探究了4种实验鱼的化学预警响应与其性腺指数（Gonadosomatic index,GSI）的关联。结果表明：（1）DCAC对4种实验鱼的空间分布、活跃状态、逃逸行为等大部分化学预警响应参数均有不同程度的影响（P<0.05）;（2）4种实验鱼GSI与其化学预警响应参数的变化无显著相关性（P>0.05）（除高浓度DCAC处理组皮球鱼GSI与底栖时间的变化负相关外）。研究回答了长期以来有关繁殖期鱼类化学预警通讯是否缺失的问题,证实了繁殖期不同繁殖生理投入/繁殖对策的4种淡水鱼类均有显著的化学预警响应,提示鱼类GSI与其化学预警响应程度通常不相关（仅高风险环境下繁殖生理投入很高的物种中可能呈现负相关）。