神经抑制污染物暴露下青鳉行为反应及内在响应机制研究

水生生物在水体污染物暴露中的行为改变是生物对外在环境胁迫的一种综合反应，但迄今为止没有针对生物暴露于污染体系时综合行为变化规律及内在响应机制的研究。本研究采用7日龄青鳉鱼（Oryzias latipes）作为受试生物，选择按照Verharr分类确定并导致水体毒性的神经抑制类污染物，首先从污染物对青鳉行为变化的影响开始，分析污染物作用下青鳉在急性暴露过程中行为变化特点。结合污染物联合作用下青鳉行为变化规律研究，构建和完善神经抑制类污染物暴露下的行为环境胁迫模型。基于神经抑制类污染物暴露下青鳉行为变化规律研究结果，阐明急性暴露过程中青鳉体内神经递质-乙酰胆碱酯酶的活性变化与暴露污染物浓度和暴露时间之间关系，探讨神经抑制类污染物暴露下青鳉行为变化的内在响应机制，为基于生物行为变化的水质在监测技术提供理论支持。

本研究采用大型蚤（Daphnia magna）、青鳉鱼（Oryzias latipes）、稀有鮈鲫（Gobiocypris rarus）和斑马鱼（Danio rerio）作为受试生物，选择按照Verharr分类确定并导致水体毒性的神经抑制类污染物，结合单一暴露和联合暴露实验，采用生物行为在线采集与分析系统，分析在48小时急性暴露周期内，神经抑制污染物导致的环境胁迫下受试生物的行为响应规律。同时结合生物体内神经递质-乙酰胆碱酯酶（AChE），分析AChE活性变化与暴露污染物浓度和暴露时间之间关系，探讨神经抑制类污染物暴露下青鳉行为变化内在机制。.在对照条件下，受试生物表现明显的生物钟现象，由生物行为在线采集与分析系统采集的行为强度维持在0.8左右，而在黑暗条件下，行为强度大约0.6左右。采用毒性单位Toxic Unit (TU)作为浓度单位。暴露浓度在神经抑制污染物导致的环境胁迫下，受试生物行为变化也具有明显规律性。首先，在亚致死剂量（0.1TU）作用下，生物行为强度也明显抑制。说明通过生物行为在线采集与分析系统采集行为强度，能够直接反应出环境胁迫下生物行为毒性效应。在较高浓度暴露中（5-20TU等），受试生物在经历短暂行为调节后，行为能力会被完全抑制；而在较低浓度暴露下（0.1-2TU等）受试生物行为会经历明显的调节过程。结合数据处理与分析，生物行为强度变化既受环境胁迫大小影响，又受暴露时间影响，生物行为响应表现明显的逐级行为响应过程，该过程主要包括无效应、刺激、适应、调节（再调节）及明显行为抑制等阶段。结合该行为响应规律分析，构建了一定环境胁迫下水生生物逐级行为响应描述模型。同时，结合Matlab计算，进行数学推导，已经初步实现该模型的数理描述。.在行为响应分析基础上，进一步研究生物体内AChE活性变化与污染物浓度和暴露时间之间关系。在一定污染物暴露后，AChE呈现明显抑制状态，并随暴露时间越来越高。但在抑制过程中，又存在活性恢复过程，与行为逐级响应模型相类似。.基于本项目研究，首先从污染物对受试生物行为影响开始，分析生物行为变化特点，构建神经抑制类污染物暴露下的逐级行为响应，同时，阐明急性暴露过程中AChE活性变化与暴露污染物浓度和暴露时间之间关系，探讨神经抑制类污染物暴露下青鳉行为变化的内在响应机制，为基于生物行为变化的水质在监测技术提供理论支持。