摘要
微囊藻毒素(MCs)是蓝藻水华的次生产物，广泛存在于蓝藻水华水环境中。近年来，由于水体富营养化加剧，蓝藻水华频发所造成的饮用水危机与微囊藻毒素中毒事件时有发生，存在巨大的潜在生态风险和人类健康风险。含铜杀藻剂的使用是治理蓝藻水华最主要的化学方法之一，因而在富营养化水体中，微囊藻毒素与铜的共存十分普遍，而重金属铜也是重要的环境污染物。因此探讨微囊藻毒素与铜共存的生态效应，对于正确评价两者的复合生态风险以及保护人类的健康有重要的现实意义。本论文以斑马鱼为实验对象，研究了微囊藻毒素与铜的单一及复合生态效应，并通过抗氧化酶活性检测、基因表达量检测以及转录组学的分析探讨了其致毒机理。论文的主要结论如下: (1)整理近20年公开发表的文献，发现我国主要水体中总的微囊藻毒素(TMC)浓度均值范围为0.06-7.14μg/L，所检测到的最高浓度为264.50μg/L，溶解性毒素(DMC)的浓度均值范围为0.05-2.39μg/L，所检测到的最高浓度为16.12μg/L;水体中溶解态铜的浓度均值范围为0.02-30.58μg/L，所检测到的最高浓度为57.10μg/L;湖泊沉积物中铜的质量分数均值范围为18.75-162.54mg/kg，最高值达到了986.54mg/kgDW。 (2)使用MC-LR与Cu对斑马鱼胚胎进行单一暴露，计算出MC-LR和Cu对斑马鱼胚胎的72h的半数致死浓度(LC50)分别为2.79mg/L(置信区间为2.49-3.34mg/L)与3.23mg/L（置信区间为2.50-4.24mg/L），半数效应浓度(EC50，以孵化抑制率为指标)分别为2.63mg/L（置信区间为2.30-3.23mg/L）与0.20mg/L（置信区间为0.09-0.49mg/L）。在此基础上，结合环境浓度，探讨了6-600μg/L的MC-LR和Cu单一及复合作用对斑马鱼胚胎（幼鱼）的短期亚急性毒性效应与机制。结果表明，二者复合暴露对斑马鱼的胚胎发育的协同毒性效应明显，孵化率为最敏感的指标。两种污染物的协同毒性作用可能归因于MC-LR和Cu生物积累量的增加，积累量的增加是由斑马鱼中的MC-LR转运基因（例如oatp1d1和oatp2b1）和Cu转运基因（例如ctr1和atp7a）的表达量发生改变实现的。抗氧化酶的基因表达状况也表明生物积累会引起氧化应激反应从而影响斑马鱼的早期发育。 (3)斑马鱼在环境浓度的MC-LR与Cu下暴露84天后，6+30μg/L的MC-LR与Cu复合暴露对斑马鱼生长发育表现出显著的协同毒性效应，6μg/L的MC-LR暴露下的毒性效应也较为明显，毒性效应在形态学指标体长与体重和抗氧化酶指标检测中均有体现。研究还表明斑马鱼对MC-LR与Cu长期共存的环境具有一定的适应性。 (4)基于转录组学分析，我们发现低剂量暴露下斑马鱼与发育相关的基因表达占优势，而高剂量暴露下与生殖相关的基因表达占优势。MC-LR与Cu的单一及复合暴露能够改变基因的正常表达水平和信号转导通路，从而影响分子的结构和正常功能的发挥，例如可能影响视觉的形成过程、生殖系统的发育、代谢过程等。 本论文的研究结果能够从总体上了解我国主要水体微囊藻毒素与Cu的污染状况，并通过实验探讨了环境污染物MC-LR与Cu的复合毒性效应，能够为准确评估富营养化水体的生态风险，对水环境的进一步保护与管理提供一定的理论支撑和科学依据。
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