毒死蜱对果蝇生长发育的影响

徐 羽，张晓红*，班媛媛，冯 琴，张 雪，常喜玲，高启超

（太原师范学院生物系，山西 太原 030031）

毒死蜱对果蝇生长发育的影响

徐 羽，张晓红*，班媛媛，冯 琴，张 雪，常喜玲，高启超

（太原师范学院生物系，山西 太原 030031）

毒死蜱(chlorpyrifos，CPF)是世界卫生组织唯一许可的有机磷杀虫剂，由于其高效、广谱、低毒等突出优点，为我国禁用高毒有机磷农药(organophosphorus pesticides，OPs)，如对硫磷(parathion)、甲胺磷等(methamidophos)的替代品之一，具有触杀、胃毒和熏蒸作用，可防治100多种农业害虫，为是我国目前应用最为广泛的5种杀虫剂之一，也是农副产品中经常检测出的主要残留农药和超标农药[1]。据报道，欧盟使用CPF每年增加50 t，美国年使用量达1万 t，中国2011年CPF销量达3.4×104t[2]，2013年达4.76×104t[3]。

中国蔬菜CPF农残限量标准为1mg/kg[4]，国际上为0.02mg/kg，欧盟2016年2月修定为0.01mg/kg。CPF在环境中不易水解，多以低浓度形式长期存在于自然环境中[5]。残留在露地青菜上的CPF降解半衰期为3.93 d[1]，白菜中为1.650～1.824 d[6]，猕猴桃果实中为3.37 d[7]，土壤中为25.48 d[8]。

CPF在土壤中有较强的吸附能力，其残留极易造成水体、大气、土壤以及动植物的污染，甚至会通过生物富集对人类健康构成很大的威胁[9-11]，CPF对人类的潜在毒性已引起广泛关注。体质量的改变反映动物营养热量的摄入、活动状态、血糖水平、体内激素变化。研究表明，低浓度CPF类似于环境激素，对生物体内分泌系统产生干扰，可使大鼠体质量增加[12]；体质量改变同时反映动物新陈代谢水平，CPF可通过抑制中枢神经系统中的乙酰胆碱酯酶活性，进而阻止神经传导最终导致动物的死亡[11-12]，使小鼠脑部还原型谷胱甘肽水平降低，而氧化型谷胱甘肽水平升高[13]，H O、NO和NO的水平显著增加[14]，对细胞、神经轴突产生影响，甚至引起行为改变，进而对机体生长发育产生影响。

黑腹果蝇(Drosophilamelanogaster)生命周期短、易于饲养、繁殖快、繁殖量大，其代谢系统、生理功能、生长发育等与哺乳动物基本相似，是经典遗传学和发育生物学理想的研究材料和重要的哺乳动物替代研究模式生物之一。用果蝇作材料检测环境物质的生物学效应是一项简易快速的试验技术[15-17]。血糖水平、生长素为导致动物体质量变化的主要因素，本研究通过观察不同浓度CPF对雌雄果蝇体质量的影响，探索CPF对动物生长发育的影响，从而为CPF使动物各种生化指标变化的研究提供基础依据。

1 材料与方法

1.1 材料

果蝇为野生型黑腹果蝇，由太原师范学院遗传实验室提供。CPF，浓度为90%的原药，购自扬州某化学公司。

1.2 方法

1.2.1 半数致死浓度测定 实验设置含CPF浓度分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0mg/L的7组培养基，用其染毒果蝇成虫，每浓度设置6个培养管，每个培养管接入5～8h内羽化果蝇5只(雌雄各3个培养管)，染毒96h。以平均数法[18]和SPSS 18.0软件中的Probitanalyze[5]，计算毒死蜱染毒96h对果蝇成虫的半数致死浓度(median lethal concentration，LC50)。

1.2.2 染毒 根据上述所得CPF对果蝇成虫染毒96h的LC50(0.656mg/L)，设置含CPF浓度分别为0.04、0.08、0.16、0.32mg/L的4个染毒组及0.65%生理盐水对照组培养基。收集5～8h内羽化果蝇[10]，乙醚轻度麻醉(果蝇翅膀外展45°，说明死亡)[11]，雌雄分开，随机分组，每浓度设置6个培养管，每个培养管接入5～8h内羽化果蝇10只(雌雄各3个培养管)，置于25℃培养箱内，分别进行24、48、72、96h染毒。每天观察果蝇生长情况，定时乙醚(或冷冻)轻度麻醉果蝇，试管收集，天平称取各浓度组果蝇体质量。

1.3 数据分析

以SPSS 18.0软件采用one-way ANOVA进行浓度组与对照组间的差异性，同一时间不同浓度组间的差异性以及同一浓度不同时间组别间的差异性分析，并用Duncanmultiple Range test进行校正。以α=0.05为检验水准。

2 结果

2.1 CPF对果蝇的LC50

CPF染毒96h后果蝇死亡数见表1，平均数法[18]和Probit回归法[5]分析果蝇死亡数，并计算CPF对雌、雄果蝇染毒96h半数致死浓度(LC50)的95%置信限。毒死蜱对雌性果蝇的LC50为0.447mg/L，对雄性果蝇的LC50为0.858mg/L，雌雄果蝇两者合并测得的LC50为0.656mg/L。

表1 毒死蜱对果蝇的半数致死浓度

2.2 CPF对雌果蝇体质量的影响

羽化后雌果蝇72h内体质量增加0.01mg/d， 72～96h体质量增加0.03mg(图1、表2)。CPF 0.04～0.32mg/L 浓度组在染毒24～96h时，雌果蝇体质量减少0.01～0.03mg/d。相同染毒浓度不同时间组间，以及相同染毒时间不同浓度组间比较，体质量变化无显著差异，与对照组相比差异亦无统计学意义(P>0.05)。

图1 CPF对雌果蝇体质量的影响(n=3×10)

表2 各组雌果蝇体质量变化

2.3 CPF对雄果蝇体质量的影响

羽化后雄果蝇72h内体质量增加0.01mg/d， 72～96h体质量增加0.02mg(图2、表3)。CPF 0.04～0.32mg/L 浓度组在染毒24～96h时，雄果蝇体质量减少0.01、0.03mg/d。0.04～0.32mg/L各浓度组随染毒时间增加体质量变化与对照相比差异有统计学意义(P<0.05或P<0.01)。0.08mg/L染毒96h和对照组比较体质量减少(P<0.05)。在染毒72h时0.08、0.16mg/L浓度组，染毒96h 时0.04～0.32mg/L浓度组的体质量比对照组减少(P< 0.05)。除此外，相同染毒浓度条件下不同时间组间，以及相同染毒时间条件下不同浓度组间比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。

3 讨 论

CPF染毒96h对果蝇的半数致死浓度为0.656mg/L (雌雄合并计算)，其1/6半数致死浓度接近于CPF国家限量残留标准0.1mg/kg。CPF对雌果蝇的毒性(LC50为0.447mg/L)大于雄果蝇(LC50为0.858mg/L)。

对照组中，72h内雌雄果蝇的体质量匀速增加(图1、2)，72h后雌果蝇体质量增加加速，可能是因为雌果蝇羽化后进入产卵高峰期，食量加大体质量增长加快，为雌果蝇交配产卵蓄积能量作准备。

ab不同字母间表示不同浓度组之间差异有统计学意义(P<0.05)；cd不同字母间表示不同时间组之间差异有统计学意义(P<0.05).

表3 各组雄果蝇体质量变化

各浓度CPF染毒不同时间对雌果蝇的体质量的影响无统计学意义，对雄果蝇存在显著差异。0.04～0.16mg/L CPF使雄果蝇体质量平均减重0.01mg/d。低浓度CPF类似于环境激素，抑制生物内分泌系统生长激素产生，干扰激素平衡[10]，影响雄果蝇生长。唐文成等[5]的研究发现低浓度CPF显著增加昆虫幼虫和蛹的体质量，特别是幼虫相对生长率、食物利用率和食物转化率，本文结果与之相反，可能CPF对昆虫幼虫和成虫作用效果存在差异。

0.32 mg/L CPF染毒 72h、0.04mg/L CPF染毒96h雄果蝇日减小量增加到0.03、0.04mg，CPF对雄果蝇体内的毒性，随浓度加大、时间延长而加大，CPF对雄果蝇体质量的影响存在剂量-效应、时间-效应关系。这一研究结果与毒死蜱使鱼的体长和体质量均随浓度升高、时间延长而逐步降低一致[19]。研究表明，高浓度、长时间CPF会损伤昆虫消化道上皮细胞，抑制、破坏消化酶活性，降低对体内糖、蛋白质、脂肪的代谢，从而影响其消化、吸收功能，降低食物的转化效率，使其体质量减轻[20]。长期使用CPF可对细胞、神经轴突产生影响，可扰乱果蝇的取食行为，甚至引起其行为改变进而对机体生长发育产生影响[13]。

CPF染毒对雌果蝇体质量的影响大于雄果蝇，说明CPF对雌果蝇的毒性大于雄果蝇。这与雌果蝇半数

致死浓度小于雄果蝇结果一致。

染毒24～72h时0.04mg/L CPF使雄果蝇体质量大幅下降(0.04～0.06mg)，0.04mg/L CPF染毒96h雄果蝇体质量显著下降(0.04mg)，而在0.16mg/L雄果蝇体质量升高，说明0.16mg/L为雄果蝇对CPF浓度的耐受浓度，染毒72、96h时随浓度增加体质量先下降后增加。表明雄果蝇体质量改变与体内生长发育生理生化指标密切相关。不同浓度使雄果蝇体内发生的生理生化应激变化不同，从而影响其生长发育。

综上，CPF对雌果蝇的毒性大于雄果蝇。雄果蝇体质量的变化存在剂量-效应，时间-效应关系。雄果蝇对低浓度0.04mg/L(LC50的1/20)CPF极为敏感。雄果蝇对CPF的耐受点为0.16mg/L。CPF使雄果蝇体质量的增减，反映CPF对雄果蝇生长发育相应的生理生化指标产生影响。此研究结果将为果蝇作为CPF农残检测指示昆虫，CPF农残标准以及CPF的使用提供基础依据。

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The effectof Chlorpyrifos on the growth of Drosophilamelanogaster

XU Yu，ZHANG Xiaohong*，BAN Yuanyuan，FENG Qin，ZHANG Xue，CHANG Xiling，GAO Qichao
(Departmentof Biology, Taiyuan Normal University, Taiyuan 030031, Shanxi, China)

目的： 研究毒死蜱(CPF)对果蝇生长发育的影响。方法：设定0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0和4.0mg/L共7个CPF浓度梯度对果蝇进行急性染毒，统计每组果蝇96h死亡数，Probit法计算毒死蜱染毒96h对果蝇的半数致死浓度(LC50)，依据LC50分别设置含毒死蜱0.04、0.08、0.16、0.32mg/L的培养基，用其染毒果蝇后，检测雌、雄果蝇体质量变化，各浓度组随染毒时间延长雌雄果蝇体质量日增减量及各染毒时间段随浓度增加雌雄果蝇体质量变化。结果：CPF对雌果蝇的毒性(LC50为0.447mg/L)大于雄果蝇(LC50为0.858mg/L)。CPF各浓度在染毒不同时间对雌果蝇的体质量无显著影响(P>0.05)。0.04～0.32mg/L CPF使雄果蝇体质量平均日减轻0.01mg/d，与对照组比较差异有统计学意义(P<0.05或P<0.01)，存在明显时间-效应关系。雄果蝇对低浓度0.04mg/L(LC50的1/20)CPF极为敏感，体质量显著下降(0.04～0.08mg)，雄果蝇在0.16mg/L浓度染毒时体质量增加(0.02mg)，染毒72或96h时各浓度组体质量差异有统计学意义(P<0.05)，存在明显剂量-效应关系。结论：CPF使雄性果蝇体质量发生变化，反映CPF可对雄性果蝇生长发育生理生化指标产生相应的影响。

毒死蜱；黑腹果蝇；半数致死浓度；体质量；生长发育

OBJECTIVE:To explore effectof the chlorpyrifosherbicide (CPF) on growth of Drosophilamelanogaster (D.melanogaster).METHODS：Analyzed themedian lethal dose (LC50) using Probitafter D.melanogaster were treated with 0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 and 4.0mg/L of CPF for 96h.According to LC50，weightof D.melanogaster was evaluated after beingexposed to 0.04，0.08，0.16 and 0.32mg/L CPF concentration.The experimental data were analyzed by ANOVA test.RESULTS：The toxicity of CPF tofemale D.melanogaster (LC50is 0.447mg/L) was greater than that formale (LC50is 0.858mg/L).There was no statistical significance of the weight changesin female D.melanogaster with different concentrations of CPF at different treatment times (P>0.05). With 0.04～0.32mg/L CPF，male D.melanogasterhad reductionof 0.01mg on average per day which was significantly different compared with the control group (P<0.05 or P<0.01)，and showed clear time-dependent effects.In addition，their weights decreased significantly (ranging between 0.04-0.08mg) with the treatmentof 0.04mg/L (1/20 of LC50) CPF which showed thatmale D.melanogaster was extremely sensitive to the toxicity at the low concentration.The weightofmale D.melanogaster increased by 0.02mg at 0.16mg/L CPF and was significantly differentat 72h and 96h amongeach experiment group (P<0.05). And showed clear does-dependent effect.CONCLUSION：CPFhad significant impacton the growth ofmale D.melanogaster as reflected by their weight changes.

chlorpyrifos；Drosophilamelanogaster；median lethal dose；weight；growth

Q355

A

1004-616X(2016)06-0477-04

1 0.3969/j.issn.1004-616x.2016.06.013

2016-03-07；

2016-11-03

国家级大学生创新创业训练计划项目(201610119003)；山西省自然科学基金项目(201311031-3)；山西省高等学校大学生创新创业训练计划项目(2016363)

作者信息： 徐 羽，E-mail：michelle.254@163.com。*通信作者，张晓红，E-mail：zxhongwin@163.com