BTBPE 对褶皱臂尾轮虫的多重影响:揭示新型溴代阻燃剂的生态风险

【字体: 时间:2025年05月14日 来源:Environmental Research 7.7

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  新型溴代阻燃剂 1,2 - 双 (2,4,6 - 三溴苯氧基) 乙烷(BTBPE)广泛应用但生物毒性研究较少。研究人员以褶皱臂尾轮虫(Brachionus plicatilis)为对象展开研究,发现 BTBPE 影响其生命史特征、种群动态等。该研究为评估 BTBPE 生态风险提供依据。

  在现代生活中,各种电子产品、家具等为了防火安全,常常会添加阻燃剂。溴代阻燃剂(BFRs)因其出色的防火性能被广泛使用,然而,一些传统的溴代阻燃剂,像多溴联苯醚(PBDEs)、多溴联苯(PBBs)和六溴环十二烷(HBCDs),随着使用量的增加,在环境中大量积累,难以降解,还会在生物体内富集,危害生物健康和生态环境,已被列入《斯德哥尔摩公约》限制使用。为了满足阻燃需求,新型溴代阻燃剂(NBFRs)应运而生,1,2 - 双 (2,4,6 - 三溴苯氧基) 乙烷(BTBPE)就是其中应用广泛的一种。它自 20 世纪 70 年代中期开始生产,在环境中普遍存在,而且具有较高的生物累积性,其对生物和人类健康的潜在风险备受关注。尽管已有研究表明 BTBPE 对脊椎动物有生物毒性,但针对水生无脊椎动物的研究却很少。
为了填补这一研究空白,来自中国江苏省相关研究机构的研究人员,以褶皱臂尾轮虫(Brachionus plicatilis)为研究对象开展了一系列研究。褶皱臂尾轮虫是全球海洋和淡水生态系统中重要的浮游动物,也是水产养殖常用的活饵料,因其体型小、基因纯合、繁殖快、生命周期短且易于培养,常被用于生态和毒理学研究。此次研究成果发表在《Environmental Research》上。

研究人员运用了多种技术方法。首先,通过显微镜分离技术获取了孤雌生殖的褶皱臂尾轮虫个体,并在实验室持续培养。在实验过程中,采用不同浓度 BTBPE 处理轮虫,观察记录其生命史特征、种群动态等变化。同时,对轮虫进行转录组分析,探究 BTBPE 影响轮虫的潜在分子机制。

研究结果如下:

  • 生命史策略:BTBPE 显著影响轮虫的生命周期参数。0.01、1 和 100 μg/L BTBPE 处理组中,轮虫的生殖前期显著延长;1 和 100 μg/L BTBPE 处理组,轮虫的生殖期显著缩短。0.01 μg/L BTBPE 处理时,轮虫寿命略有增加、后代数量略有增多,可能是低水平应激产生的兴奋效应(hormesis);但 1 和 100 μg/L BTBPE 处理时,轮虫寿命和后代数量明显下降。
  • 转录组调控:转录组分析显示,BTBPE 影响了轮虫体内参与柠檬酸循环、2 - 氧代羧酸代谢、碳代谢和丙酸代谢等途径关键基因的表达。这表明 BTBPE 可能干扰了轮虫的能量代谢过程。
  • 多代后代大小:BTBPE 对轮虫具有跨代效应,F1至 F5代轮虫在 BTBPE 处理下,个体大小显著减小,意味着后代质量下降。
  • 种群动态:100 μg/L BTBPE 处理组的轮虫种群密度相比对照组显著降低 30%,说明 BTBPE 抑制了轮虫的种群增长。

综合研究结果和讨论部分,BTBPE 对褶皱臂尾轮虫的生存时间、发育时间、繁殖力均有负面影响。BTBPE 导致与碳水化合物代谢相关的差异表达基因(DEGs)和功能富集通路,以及三羧酸循环(TCA cycle)和脂肪酸 β- 氧化中一些关键酶编码基因显著下调。而且,BTBPE 胁迫下多代后代的大小和质量明显下降,高浓度 BTBPE 抑制了褶皱臂尾轮虫的种群增长。

这项研究意义重大,首次全面揭示了 BTBPE 对水生无脊椎动物褶皱臂尾轮虫在个体、种群和跨代水平的多种影响,为评估新型溴代阻燃剂对水生生态系统的潜在生态风险提供了重要的基础数据,有助于人们更深入地认识 BTBPE 在环境中的危害,为后续制定相关环境政策和保护水生生态系统提供科学依据。

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