有机磷类和菊酯类杀虫剂在农业和生活中的大量使用不可避免地造成水环境污染,威胁到水生生物的生存,并能通过富集浓缩和食物链传递危害人类健康。因此农药对水环境和水生生物的影响日益成为人们的关注焦点。本研究以毒理学常用模式生物斑马鱼胚胎作为研究材料,探究了毒死蜱(CPF)和高效氯氰菊酯(BCP)单独和联合毒性及其作用机制。在本研究中,我们通过形态学观察评价两种农药潜在的发育毒性和联合作用方式。在单一农药急性毒性实验中将3 hpf的斑马鱼胚胎暴露于浓度梯度的处理溶液中96 h,观察统计畸形率、孵化率和死亡率,计算出毒死蜱和高效氯氰菊酯96 h半致死浓度(LC50)分别为1.18 mg/L和0.029mg/L。在两种农药的高浓度暴露组中斑马鱼胚胎出现了严重畸形,并且对50 hpf的胚胎孵化率产生影响。在联合急性毒性实验中,根据单一农药的96h-LC50,按照等毒性单位比混合两种农药,计算得出混合农药的96h-LC50为0.38 mg/L,通过浓度加和模型、独立作用模型、Marking相加指数法和联合指数法确定两种农药之间是协同作用。为了评价CPF和BCP以及两者联合作用下的氧化压力,采用荧光定量PCR方法分析暴露72h和96 h幼鱼氧化应激相关基因(Mn–sod、Cu/Zn–sod、cat、gstp2、nrf2、keap1、cox1、ucp2、bcl2)的表达,并对抗氧化酶活性(SOD、CAT、GST)和丙二醛(MDA)含量进行检测。暴露72 h时,这些抗氧化酶及相关基因在CPF、BCP和MIX暴露组中大多数表现为上调,仅在MIX组中CAT活性及其编码基因cat表现为下调。暴露96 h时,在CPF和MIX组中部分基因由上调变为下调。在所有暴露组中MDA含量都显著升高,表明两种农药单独和联合作用都会引起胚胎细胞氧化损伤。为了深入探究两种农药单一和联合毒性作用机制,我们对暴露96 h的幼鱼进行了转录组测序(RNA-Seq),并通过微滴式数字PCR对转录组数据进行了验证。测序结果表明,CPF胁迫下差异基因有356个;BCP胁迫下差异基因有2198个;两者联合作用下差异基因数则高达2358个。差异基因KEGG富集结果显示,CPF vs CK组差异基因显著富集到2个代谢通路,分别是ECM-受体相互作用和DNA复制;BCP vs CK组差异基因也显著富集到2个代谢通路,分别是光信号转导和粘着连接。MIX vs CK组差异基因显著富集到5个代谢通路,包括粘着斑、细胞周期、DNA复制、光信号转导、ECM-受体相互作用。组织切片结果显示两种农药单独和联合暴露能够造成斑马鱼幼鱼肝脏病变,引起幼鱼眼部、脑部、肝脏、肠道和尾部细胞凋亡率显著增高。本研究分析了毒死蜱和高效氯氰菊酯单独或联合的毒性作用及其作用机制,为阐明农药的毒性作用机制提供了帮助,并且可以为安全评价和风险管理提供了信息。