特布康唑类杀菌剂对非洲爪蟾胚胎发育的毒性影响:敲响生态警钟

【字体: 时间:2025年05月09日 来源:Environmental Toxicology and Pharmacology 4.2

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  两栖动物生存受威胁,农药污染是主因之一。研究人员开展特布康唑(TBZ)类杀菌剂 Tebucur 对非洲爪蟾胚胎发育影响的研究,发现其致胚胎死亡、发育畸形等。这为生态风险评估提供依据,凸显监管 TBZ 使用的重要性。

  在生态的大舞台上,两栖动物正面临着严峻的生存挑战。约 41% 的两栖动物物种处于灭绝的边缘,这一现象引发了科学界的高度关注。农药污染作为两栖动物数量减少的重要因素之一,对它们的生存产生了深远影响。其中,特布康唑(Tebucur,TBZ)作为一种广泛应用的广谱杀菌剂,因其在农业中的大量使用,频繁出现在水生生态系统中,给两栖动物带来了潜在的风险。然而,关于 TBZ 类制剂对两栖动物发育的影响,科学界的了解还十分有限。
为了深入探究这一问题,来自国外的研究人员开展了一项具有重要意义的研究。他们将目光聚焦在非洲爪蟾(Xenopus laevis)的胚胎发育上,旨在揭示 TBZ 类杀菌剂 Tebucur 对其胚胎发育的具体影响。这项研究成果发表在《Environmental Toxicology and Pharmacology》杂志上,为我们理解农药对两栖动物的危害提供了宝贵的信息。

研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。首先,利用体外受精(In-vitro fertilization)技术获取非洲爪蟾的胚胎,并依据 Nieuwkoop 和 Faber 分期系统评估胚胎发育阶段。随后,通过将胚胎暴露在不同浓度的 Tebucur 溶液中进行静态非更新生物测定。在分析环节,采用了形态学分析、组织化学染色(如阿尔新蓝染色用于观察颅骨软骨)、全胚胎原位杂交(Whole mount in situ hybridization,WMISH)检测基因表达、免疫染色和共聚焦成像研究心脏发育以及运动跟踪分析胚胎活动能力等技术。

研究结果显示:

  • TBZ 浓度和稳定性以及溶液参数:在 14 天的孵化期内,5mg a.i./L 的 TBZ 溶液浓度稳定,pH 值、亚硝酸盐、硝酸盐、铁和铜等溶液参数在对照组和 Tebucur 处理组间无显著变化,虽磷酸盐、氨含量和氧含量有所改变,但这些变化在两组间一致,并非处理组致死和亚致死效应的原因。
  • Tebucur 诱导的剂量相关死亡率:研究发现,非洲爪蟾胚胎暴露于 10mg a.i./L 和 100mg a.i./L 的 Tebucur 时,死亡率显著增加。通过计算得出,受精后 14 天(336 小时)的半数致死浓度(LC50)为 8.0mg a.i./L(95% 置信区间:7.3 - 8.7)。与鱼类相比,两栖动物对 TBZ 的敏感性存在差异,且胚胎大小、分子反应等因素可能影响这种差异。由于 Tebucur 推荐的田间应用浓度远高于致死浓度,这对水生脊椎动物构成了严重威胁。
  • 对胚胎形态的影响:5mg a.i./L 的 Tebucur 处理导致胚胎体长显著缩短,0.01 - 5mg a.i./L 的 Tebucur 处理使胚胎眼面积明显减小。同时,5mg a.i./L 的 Tebucur 处理还使胚胎头部面积增大,可能是由头部水肿引起的,这一现象在其他研究中也有类似发现,表明水肿是两栖动物常见的亚致死效应。
  • 对大脑发育的影响:5mg a.i./L 的 Tebucur 处理显著减小了非洲爪蟾胚胎的大脑大小,并降低了大脑特异性标记基因 emx1(空泡螺旋同源框 1)和 en2( engrailed homeobox 2)的表达。这表明 TBZ 暴露可能从早期胚胎发育阶段就干扰了关键的发育过程,对大脑发育产生长期影响。
  • 对心脏功能和形态的影响:暴露于 5mg a.i./L 的 Tebucur 使胚胎心率显著降低,心脏大小减小,心室宽度和面积缩小,3D 模型显示心室体积减小和结构变形,但心肌蛋白 mhcα(肌球蛋白重链 α)的 mRNA 表达在强度和表达面积上未发生变化。这表明 Tebucur 对心脏发育和功能产生了负面影响,可能与氧化应激、细胞色素 P450 酶(CYP51)活性干扰等因素有关。
  • 对胚胎活动能力的影响:5mg a.i./L 的 Tebucur 处理显著损害了非洲爪蟾胚胎的活动能力,表现为总移动距离和平均速度的降低。这与之前在斑马鱼中的研究结果一致,表明 TBZ 可能导致动物活动能力下降,影响其生存和发育。

综合来看,这项研究表明 Tebucur 对非洲爪蟾胚胎发育具有严重影响。在实际环境相关浓度(0.01 - 1mg a.i./L)下,Tebucur 显著影响胚胎的视觉系统;在接近实际环境浓度(5mg a.i./L)时,对胚胎的功能、形态和分子水平均产生了多种严重的发育障碍;而在更高浓度(10 - 100mg a.i./L)下,发育毒性进一步加剧。由于目前对 TBZ 及其商业制剂对两栖动物影响的研究有限,且两栖动物在生态系统中具有重要地位,因此,该研究强调了将两栖动物纳入标准化环境风险评估的紧迫性。同时,严格监测和监管 TBZ 的使用对于减少其对生态环境的影响、保护两栖动物的生物多样性至关重要。此外,了解农药制剂中所有成分的信息对于准确评估其对环境和生态的潜在风险也十分关键,这将有助于制定更加有效的环境保护策略,保护生态系统的平衡与稳定。

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