三唑磷农药对翡翠贻贝的生殖毒性效应及其分子机制研究

Triazophos, with a potential endocrine disrupting effect, is a lipophilic organophosphate pesticide, which displays higher bioaccumulation in the gonad of shellfishs. Therefore, research on its reproductive toxicity effect is necessary so as to elucidate the toxic mechanisms and health risk of triazophos. However, there is no report about the reproductive toxicity of triazophos in marine mollusks so far. Based on the extensive use of triazophos in our marine aquaculture and the subsequent threat to aquaculture and natural fishery resources, we investigate the reproductive toxicity and molecular mechanisms of triazophos on the green mussel Perna virudis. We investigate the triazophos influences on spawning and hatching rates, ultrastructure and cell apoptosis of gonad, steroid contents and antioxidant enzymes activity in order to systematically illustrate the reproductive toxicity of triazophos. By using the suppression subtractive hybridization method and NMR-based metabolomics, differentially expressed genes and the responded metabolites with low molecular weight in the gonad of the green mussel after treated with triazophos are indentified.The results of this proposal will lay a foundation for elucidating the reproductive toxicity effect and its molecular mechanism of triazophos in marine organisms, and also provide a theoretic support for the evaluation of ecological risk of triazophos used in marine aquaculture and the establishment of seawater quality standard.

三唑磷是一种具有潜在内分泌干扰效应的亲脂性有机磷农药，易在贝类性腺中积累，因此开展三唑磷生殖毒性研究是揭示其毒性机制和健康风险评价的必要前提。目前，有关三唑磷对海洋贝类生殖毒性研究尚未见报道。本项目针对我国海水养殖业中大量使用三唑磷，严重损害养殖生物与渔业资源的现状，开展三唑磷对翡翠贻贝的生殖毒性效应及其分子机制研究。通过观察三唑磷对翡翠贻贝产卵率、孵化率、性腺超微结构、细胞凋亡和激素水平的影响特征及其对性腺的氧化损伤作用，系统阐明三唑磷农药对翡翠贻贝的生殖毒性效应。通过SSH文库和代谢组学研究，获得三唑磷作用下贻贝性腺中差异表达基因和发生响应的小分子代谢物种类, 初步探讨三唑磷对翡翠贻贝生殖毒性的分子机制。本项目研究结果可为三唑磷农药对海洋生物生殖毒性效应及分子致毒机理的阐明提供理论基础，亦可为海水养殖业中施用三唑磷农药的生态风险评估及我国海水水质标准制定提供科学依据。

本项目针对我国海水养殖业中大量使用三唑磷，严重损害养殖生物与渔业资源的现状，开展三唑磷对翡翠贻贝的生殖毒性效应及其分子机制研究。项目获得如下结果和认识：.1.三唑磷对贻贝急性毒性、性腺组织结构及细胞凋亡的影响. 获得三唑磷农药对翡翠贻贝的96h LC50值为3.5 mg/L。三唑磷使得翡翠贻贝性腺组织滤泡内生殖细胞数量减少，且毒害生殖细胞致其变形，排列无序，具有明显的组织损伤特征。三唑磷农药暴露会干扰翡翠贻贝性腺组织内细胞凋亡相关蛋白酶的活性，且贻贝雌、雄个体caspase酶活力变化对三唑磷农药表现出明显的性别特异性。.2. 三唑磷对贻贝激素水平和抗氧化防御系统的影响. 三唑磷处理下翡翠贻贝精巢和卵巢中雌二醇和睾酮的含量均略低于对照组水平，但差异不显著。三唑磷通过降低翡翠贻贝精巢和卵巢中性激素含量，从而影响贻贝正常的发育和生殖过程，造成生殖毒性。三唑磷农药作用下翡翠贻贝内脏团组织中SOD和GST酶活性，以及GSH和MDA含量均发生显著变化，表明三唑磷对翡翠贻贝抗氧化系统造成干扰和损伤。.3. 三唑磷对贻贝生殖毒性的分子机制研究. SSH正向文库中含有细胞周期蛋白、性激素合成蛋白、DNA修复蛋白、能量代谢相关蛋白等转录本信息，而反向文库中的差异ESTs主要涉及DNA复制、转录和翻译调控基因以及细胞骨架蛋白。SSH文库分析表明三唑磷对翡翠贻贝的毒性涉及到生理代谢的多个方面，正向文库中发现的几种生殖调控基因可能是三唑磷生殖毒性作用过程中的关键基因。. 三唑磷暴露引起翡翠贻贝精巢和卵巢组织内代谢物图谱发生显著变化，并持续至48 h或96 h。根据渗透调节物质、柠檬酸循环中间产物以及氨基酸等代谢物含量的上调或下调变化，推测三唑磷暴露引起贻贝性腺能量代谢异常和渗透调节紊乱。通过对比发现，甘氨酸、乙醇、葡萄糖和糖原等代谢物在雌雄个体中表现出相同的变化趋势，可作为三唑磷暴露的无性别差异的生物标记物，其余代谢物的变化则表现出明显的性别特异性。. 截至目前，本项目已发表论文4篇（其中SCI论文2篇，EI论文1篇），授权专利3项。.