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为探究复合污染生态风险,研究人员以凡纳滨对虾(P. vannamei)为对象,开展布噻虫胺(CLO)与微塑料(MPs)单一及联合暴露的 28 天毒理学研究。发现联合暴露显著抑制生长、影响肝体指数及免疫、神经、能量代谢等,为污染物风险评估提供依据。
在全球工业化与农业化浪潮中,各类污染物对水生生态系统的威胁日益凸显。新烟碱类杀虫剂布噻虫胺(Clothianidin)凭借高效杀虫特性被广泛使用,但其高水溶性与环境持久性,不仅对蜜蜂等非靶生物构成威胁,在水生环境中浓度甚至可达 55.7 μg/L,低至 1 μg/L 即可危害水生生物。与此同时,微塑料(Microplastics, MPs)作为新兴污染物,直径介于 1 μm 至 5 mm,可通过物理损伤、化学毒性及作为有毒物质载体等方式危害生物体,如导致凡纳滨对虾(Penaeus vannamei)氧化应激与组织损伤。然而,自然环境中污染物常共存,单一污染物研究难以全面揭示真实风险,尤其是布噻虫胺与微塑料间可能存在的相互作用,目前相关研究仍显匮乏。凡纳滨对虾作为全球水产养殖关键物种,对环境化学物质敏感,是评估水质与污染物影响的理想生物指示剂,但其受布噻虫胺与微塑料联合作用的研究尚属空白。在此背景下,国内研究人员开展了相关研究,成果发表于《Aquatic Toxicology》,旨在填补复合污染对水生生物影响的认知缺口。
研究人员采用实验生态学方法,以凡纳滨对虾为研究对象,开展布噻虫胺(纯度≥99%,溶解于 DMSO)与聚乙烯微塑料(粒径 1-10 微米,平均 4.52 μm)的单一及联合暴露实验,通过 28 天的养殖暴露,分析对虾的生长性能、免疫指标、神经信号物质及能量代谢相关酶活性,并利用转录组学技术探究肝胰腺与神经系统的基因表达及代谢过程变化。
生长性能
研究发现,与对照组相比,布噻虫胺与微塑料单一及联合暴露均显著降低凡纳滨对虾的体重增加率,联合暴露还显著降低肝体指数(Hepatosomatic Index),但各组在存活率与条件因子上无显著差异。
血清分析
暴露组(包括单一与联合)的血蓝蛋白(Hemocyanin)、呼吸爆发(Respiratory Burst)、一氧化氮(Nitric Oxide)及酚氧化酶(Phenol Oxidase)水平均发生显著变化,表明免疫防御系统受到干扰。能量代谢相关酶如乳酸脱氢酶(Lactate Dehydrogenase)、NADPH 依赖性异柠檬酸脱氢酶(NADPH-dependent Isocitrate Dehydrogenase)及琥珀酸脱氢酶(Succinate Dehydrogenase)的活性亦出现紊乱,提示能量代谢过程受阻。
神经信号传导
乙酰胆碱(Acetylcholine)、多巴胺(Dopamine)及乙酰胆碱酯酶(Acetylcholinesterase)水平的波动,证实了神经信号传导系统的异常,表明布噻虫胺与微塑料可能通过干扰神经递质及其代谢酶影响对虾的神经系统功能。
转录组分析
通过对肝胰腺与神经系统的转录组学分析,进一步揭示了污染物对基因表达与代谢过程的深远影响,涉及多个与免疫、代谢及神经功能相关的通路与基因集,为毒性机制提供了分子层面的证据。
研究结论表明,布噻虫胺与微塑料的联合暴露对凡纳滨对虾的生长、免疫防御、神经信号传导及能量代谢均产生显著负面影响,且联合效应较单一暴露更为显著。这一发现不仅拓展了复合污染生态风险的认知,也为水生生态系统中污染物的联合毒性评估提供了重要数据,同时提示在环境风险评价中需充分考虑多种污染物的协同作用。研究筛选出的生物标志物(如血蓝蛋白、神经递质相关指标等)可为后续污染监测与生态健康评估提供参考,有助于推动建立更全面的污染物风险评估体系,为水产养殖业的可持续发展及水环境保护策略制定提供科学依据。