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纳米材料是一类被定义为尺寸在100纳米以下的材料。二氧化硅(Si O2)纳米粒子因其具有众多独特的良好性质而得到了更广泛的生产。此外,纳米二氧化硅能够通过很多方式进入到水环境中,包括常规使用、直接排放、废弃物排放等,所以评价纳米材料对水生生物的毒性十分必要。为了阐明纳米Si O2对斑马鱼胚胎发育的影响,本课题以斑马鱼为模式生物,纳米Si O2为研究对象,通过向水中添加悬浮纳米Si O2,从形态上观察其对斑马鱼胚胎发育的影响;利用m RNA表达谱分析、实时定量RT-PCR和全胚原位杂交技术从基因表达水平揭示纳米Si O2对斑马鱼作用的分子机制。本课题的开展,将明确纳米材料对于水生生物的发育毒性,为纳米Si O2的安全使用提供依据。形态学观察与统计分析结果表明,纳米Si O2可引起斑马鱼胚胎存活率下降、48hpf心率降低、24hpf自主运动频率下降,其还可导致斑马鱼96hpf畸形,主要有围心囊水肿、卵黄囊吸收延迟等。基因芯片分析发现纳米Si O2可显著抑制斑马鱼胚胎骨系统、体节形成发育相关基因col2a1a、col9a2和lect1的表达,促进破坏体节发育相关基因her12的表达。定量RT-PCR发现纳米Si O2可显著下调48hpf斑马鱼胚胎肝脏发育相关基因prox、wnt2bb、mypt1和心血管发育相关基因hand2、mef2a、nkx2.5、atp1a2a、flk-1的表达。全胚原位杂交实验发现纳米Si O2可引起48hpf斑马鱼胚胎心血管发育相关基因amhc和flk-1表达明显减弱,导致原始心管从中线向左侧转移延迟,说明心脏发育延迟。此外,纳米Si O2可影响斑马鱼胚胎原始红系细胞和髓系细胞的发育,影响造血功能。纳米Si O2可通过上调斑马鱼胚胎体内凋亡相关基因bax和bid表达量和下调抗凋亡相关基因bcl-2和mcl-1b表达量,诱导斑马鱼胚胎细胞凋亡,且AO染色结果显示凋亡主要集中在心脏区域。纳米Si O2可促进内质网应激发生的相关基因chop、bip、perk、e IF2α的表达,说明其可诱导斑马鱼胚胎产生内质网应激反应。以上结果表明,纳米Si O2可诱导斑马鱼发生内质网应激,产生细胞凋亡,影响斑马鱼胚胎心血管、肝脏及体节等器官的发育。