水体富营养化使得蓝藻水华大规模暴发。蓝藻水华的次生代谢产物蓝藻毒素对水环境和水生生物健康造成严重威胁。微囊藻毒素(Microcystins,MCs)是蓝藻毒素中最常见的一种,而微囊藻毒素-LR(Microcystins-LR,MCLR)是MCs中分布最为广泛且毒性最强的一种毒素。针对MCLR对环境及人类的潜在危害,本实验以斑马鱼为实验对象,探讨了MCLR对斑马鱼肾脏组织和子代孵化率的影响及其机制。主要实验结果如下:1.在肾脏毒性实验中选取三月龄雌性斑马鱼作为实验动物并对其进行60 d的慢性暴露,暴露浓度为0、1、5和25μg/L。研究表明环境相关浓度MCLR(5和25μg/L)暴露60 d后会引起雌性斑马鱼肾脏的肾小管上皮细胞的细胞浆减少,细胞核变大,细胞聚集和坏死,肾小管间距减小等。通过转录组技术探究MCLR暴露后对雌性斑马鱼肾脏的基因调控情况,与对照组相比,MCLR暴露(25μg/L)使514个基因上调,9937个基因下调。此外,GO聚类分析表明MCLR可改变细胞器膜结构,导致细胞内的DNA和蛋白质的合成与运输紊乱。KEGG通路富集分析显示多个可导致氧化损伤和细胞凋亡的通路,如氧化磷酸化通路、细胞周期通路和内质网加工通路发生显著性变化。我们推测MCLR引起雌性斑马鱼肾毒性的主要原因是氧化损伤诱发的细胞凋亡。脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的缺口末端标记(terminal deoxynucleotide transferase-mediated deoxy-UTP nick end labelling,TUNEL)染色分析,活性氧(Reactive oxygen species,ROS)水平变化和凋亡因子p53、bax、bid、bcl-2、caspase-3、caspase-8和caspase-9的基因、蛋白表达变化以及酶活性变化证明MCLR可以引起雌性斑马鱼肾脏氧化损伤和凋亡。实验结果表明MCLR可以对雌性斑马鱼的肾脏造成损伤,氧化损伤所引起的细胞凋亡是导致肾脏损伤的主要原因。2.在MCLR影响孵化的实验中,我们选取三月龄斑马鱼作为实验生物,并对其进行为期45天的暴露,暴露浓度为0、0.9、4.5和22.5μg/L。研究结果表明MCLR可通过母体传递到子代胚胎,并引起子代斑马鱼胚胎孵化率降低。进一步的研究结果表明,MCLR母体暴露引起子代胚胎孵化率降低的主要分子机制是(1)MCLR暴露引起子代胚胎孵化酶的活性降低,影响了绒毛膜的分解,导致孵化率降低;(2)MCLR暴露导致子代胚胎孵化腺发育基因表达水平下调,可能影响了孵化酶的分泌最终导致胚胎的孵化率降低。此外,我们又探讨了环境中大量存在的,有吸附能力的纳米聚苯乙烯(Nano Polystyrene,NPS)与MCLR联合暴露母体后对子代斑马鱼胚胎孵化的影响及其机制。实验结果表明,与单独暴露相比,NPS与MCLR联合暴露导致子代胚胎的MCLR累积量进一步升高,使子代斑马鱼胚胎的孵化率进一步降低。结果表明NPS可以通过母体传递到子代并可以吸附MCLR,加剧了MCLR的生物毒性,与MCLR具有协同毒性效应。