莠去津对中华绒螯蟹精子生理生化指标的影响

The Chinese mitten-handed crab, Eriocheir sinensis is an important economically aquatic species in China. At present, its germplasm degradation has caused many scholars' attention. Atrazine is a widely used triazine herbicide in our country. As an endocrine-disrupting chemical (EDC), atrazine has been confirmed that it can interact with the reproduction and development of animals (including humans). But its reproductive toxcical effects on the crab have not been reported. A preliminary study of our group has reported that atrazine could inhibite the acrosome reaction of the crab sperm, but the mechanism is still unclear. The aim of this study is to evaluate the in vivo and in vitro effects of atrazine on several enzymes (acrosin, hyaluronidase, acid phosphatase, lactate dehyfrogenase) and their activities in the crab sperm, and combinning with the analysis of sperm acrosome reaction rate, sperm ultrastructure changes by transmission electron microscope and sperm nuclear DNA damage tested by single cell gel electrophoresis, effects of atrazine on E. sinensis sperm quality will be eluated. According to these researches, we can evaluate the reproductive toxicity of atrazine on E. sinensis. The results of this study may be beneficial to a further understanding of the germplasm degradation of E. sinesis, and provide a basis for protecting the crab and other commercially important aquatic crustaceans. At the same time, we hope that we can screen out an effective indicator in E. sinensis which can be used to monitor the toxicological effects of environmental pollutants, including atrazine.

中华绒螯蟹是我国重要的水产养殖品种。目前，其种质退化问题，已引起众多学者关注。莠去津是我国用量较大、使用范围较广的除草剂。研究表明，莠去津作为一种内分泌干扰物影响动物（包括人类）的生殖和发育，但其对中华绒螯蟹生殖毒性的研究尚少见报道。课题组初步研究认为莠去津能够抑制中华绒螯蟹精子的顶体反应，但其机制尚不明确。本立题设置莠去津体内、体外两种暴露方式，考察中华绒螯蟹成熟精子顶体酶、乳酸脱氢酶、酸性磷酸酶、透明质酸酶的酶谱及酶活性变化，结合精子顶体反应发生率的观察统计，以及精子活力、精子超微结构、精子核DNA损伤情况的研究，综合分析莠去津对中华绒螯蟹精子质量的影响，以评价莠去津对中华绒螯蟹的生殖毒性。研究结果将为探明中华绒螯蟹种质退化问题提供毒理学资料，为其健康养殖、种质保护提供借鉴；同时，希望从多项指标中筛选出以中华绒螯蟹为实验动物的，可用于监测包括莠去津在内的环境污染物毒理学效应的有效指标。

中华绒螯蟹是我国重要的水产养殖品种，养殖范围广泛。目前，其种质退化问题，已引起众多学者关注。莠去津是我国用量较大、使用范围较广的除草剂。研究表明莠去津影响动物（包括人类）的生殖和发育，但其对中华绒螯蟹精子质量的影响研究尚未见报道。项目设置莠去津体内、体外2种暴露方式，考察中华绒螯蟹成熟精子顶体酶、乳酸脱氢酶、酸性磷酸酶的活性变化，结合精子顶体反应率的观察统计，以及精子活力、精子超微结构、精子核DNA损伤情况的研究，综合分析莠去津对中华绒螯蟹精子质量的影响，以评价莠去津对中华绒螯蟹的生殖毒性。同时，我们还就莠去津对中华绒螯蟹的内分泌影响进行了探讨；初步研究了莠去津对日本沼虾、斑马鱼的影响，以评估研究中设定的莠去津暴露浓度产生的毒理学效应的代表性。. 设定浓度（0.001、0.01、0.1、1mg/L）下，莠去津不对中华绒螯蟹生精细胞（包括精子）存活造成威胁；精子顶体酶活性、顶体反应率亦未受到影响。0.1mg/L莠去津造成中华绒螯蟹精子乳酸脱氢酶、酸性磷酸酶活性升高，精子组蛋白H3、H4表达上调。0.1mg/L莠去津导致中华绒螯蟹精子组蛋白H3K79甲基转移酶下调表达，血清蜕皮激素含量降低，日本沼虾眼柄视上神经节性腺抑制激素下调表达。精子染色质扩散实验证实，不同浓度莠去津造成精子核DNA不同程度的损伤，且随着莠去津浓度的增加，DNA受损精子所占比例增加。随着莠去津浓度的增加和暴露时间的延长，精子核“染色质结”消失几率增加，精子染色质断裂严重；莠去津使中华绒螯蟹眼柄视上神经节细胞中线粒体受损严重。0.01、0.1、1mg/L莠去津造成雄性中华绒螯蟹血清睾酮含量降低；1mg/L组雌二醇含量显著升高。转录组数据分析显示，0.1、1mg/L莠去津影响中华绒螯精巢细胞分裂周期、RNA转录。0.001、0.01、0.1、1mg/L莠去津可引起斑马鱼精巢不同程度的发育滞后，尤以1mg/L莠去津最为明显；同时，对胚胎及幼鱼乙酰胆碱酯酶活性有显著影响。. 以上研究结果为探明中华绒螯蟹种质退化问题提供了毒理学资料。研究结果提示，应加强莠去津生产排污后的监管与监测，严格控制该除草剂的施药浓度，杜绝对水体污染。精子核DNA完整性检验可用于以中华绒螯蟹为实验动物的，监测包括莠去津在内的环境污染物毒理学效应的有效指标。