环境内分泌干扰物对土壤跳虫的分子毒理效应及机制研究

Research on ecotoxicological effects of endocrine disrupting chemicals (EDCs) in soil environment provide a theoretical basis for ecological risk assessment of contaminated soils and soil quality standard. The toxicology effect of EDCs on soil invertebrate are scarce, especially for toxicology mechanisms. In this project, two kinds of environmental endocrine disrupting chemicals are selected and their molecule toxic effects on soil arthropod-springtail are studied. Genechip technique will be used to reveal the target genes of EDCs exposure on reproduction and development of springtail by analyzing the gene expression profile and identifying the different Gene Ontology (GO)-categories.Biomarkers of EDCs exposure will be screened out based on the dose-response analyis of key significant expression genes. The results can promote the application of ecotoxicogenomics in risk assessment of contaminated soil. In addition，the expression of typical molting related genes will be studied during the long term exposure of EDCs to illustrate the molecular mechanisms of EDCs on reproduction and development of springtails. The research output would play an important role for ecological risk assessment of other related contaminants in soil.

土壤环境中内分泌干扰物的生态毒理效应研究是开展污染土壤生态风险评价及制定其土壤质量标准的重要依据。目前关于这类污染物对土壤无脊椎动物的分子毒性效应研究还十分缺乏，尤其是毒性机制探讨甚少，本项目以土壤节肢动物跳虫为模式物种，选择两种典型环境内分泌干扰物，采用基因芯片技术探讨跳虫显著表达的基因及其功能类别，揭示内分泌干扰物对跳虫繁殖和发育影响的毒作用位点。同时针对显著表达的关键功能基因开展剂量-效应研究，筛选出敏感的生物标记物，为促进生态毒理基因组学在土壤污染风险评价中的应用提供支撑。此外，针对跳虫在繁殖和发育中蜕皮这一典型特征，深入研究内分泌干扰物长期暴露下关键蜕皮相关基因的表达，结合个体水平的繁殖毒性实验结果，阐明环境内分泌干扰物对土壤跳虫的毒作用机制，为今后评价土壤中其它相关化学品的生态风险提供分子毒理学基础。

环境内分泌干扰物对生态系统的影响已引起全球的广泛关注，但其对土壤无脊椎动物的生态毒理效应研究还相对有限。本项目以土壤跳虫为研究对象，开展了两种典型内分泌干扰物五氯酚（PCP）和十溴联苯醚（BDE209）暴露下跳虫的多代繁殖、蜕皮行为以及表达谱芯片研究。长期暴露实验表明跳虫亲代在幼虫发育至成虫期暴露于PCP会对其繁殖F1代产生抑制，F1代如果继续在卵至幼虫期暴露于PCP会对其繁殖F2代产生抑制。对于BDE209，只有在亲代和F1代连续暴露条件下会对F1代繁殖量产生抑制，但对F2代无影响。在亚致死剂量下对跳虫长期暴露于PCP和BDE209时的蜕皮情况观察发现，PCP能显著延迟跳虫的蜕皮和产卵，而BDE209对跳虫的蜕皮和产卵无显著影响。短期暴露下对跳虫蜕皮相关基因及生物转化酶基因表达的研究表明，在本实验条件下PCP对跳虫HSP70和CYP450基因的表达无显著影响，PCP能显著诱导GST基因Fcc00494的表达，显著抑制几丁质酶基因Fcc00881和几丁质结合域基因Fcc01306的表达。Fcc00494、Fcc00881和Fcc01306有望作为指示土壤PCP污染的分子标记物，而BDE209对所选基因的表达无显著影响。利用基因芯片，比较了PCP和BDE209暴露下跳虫基因表达谱的变化，揭示PCP抑制跳虫繁殖的原因之一可能是PCP干扰了跳虫的蜕皮，而BDE209抑制跳虫繁殖的原因之一可能是BDE209干扰了跳虫卵的形成。研究结果为阐明环境内分泌干扰物对土壤跳虫的毒作用机制提供了科学依据，对开展土壤中此类污染物的生态风险评价具有重要意义。