化学预暴露增强跳虫对高温的敏感性：铜与氟啶胺的亚致死效应及温度适应机制

这篇研究通过热死亡时间（TDT）框架，揭示了亚致死浓度的铜和氟啶胺（fluazinam）预暴露如何降低跳虫（Folsomia candida）在32.5°C下的热耐受性，而24°C适应温度能通过增强细胞稳态能力缓解毒性效应。研究强调了土壤类型和气候变暖背景下多重胁迫交互作用的重要性，为生态毒理学评估提供了动态热暴露场景的新范式。

　　

1 引言

全球变暖导致热浪频率和强度增加，对变温生物构成显著威胁。与此同时，重金属和农药等化学污染持续作为环境胁迫因子存在。研究以模式生物跳虫（Folsomia candida）为对象，探讨铜和氟啶胺的亚致死暴露对其热耐受性的影响。通过热死亡时间（TDT）方法，量化了两种适应温度（20°C和24°C）下预暴露对高温生存的影响，揭示了在32.5°C下毒性显著降低热耐受性，而在极端温度（37°C）效应不显著的关键现象。

2 材料与方法

2.1 实验动物

采用实验室长期培养的跳虫柏林品系，在20°C恒温条件下用石膏/活性炭基质饲养。

2.2-2.3 污染土壤制备

铜污染土壤采自丹麦Hygum农田，实测浓度分为低（21.3 mg/kg）、中（437 mg/kg）、高（689.9 mg/kg）三组；氟啶胺通过丙酮溶解后添加至LUFA标准土壤，实测浓度为1.21 mg/kg（原药）和7.39 mg/kg（代谢产物羟基氟啶胺）。

2.4 预暴露设计

跳虫在污染土壤中预暴露3周，20°C和24°C两组温度模拟常态与暖化条件，每周两次补充酵母饲料。

2.5 TDT实验

采用静态热暴露法（31.5-37°C），记录不同时间点的存活率。饱和湿度环境下，通过24小时恢复期后的运动能力判定生存状态。

2.6 体内毒物检测

LC-MS/MS技术定量跳虫组织中氟啶胺及其代谢物浓度，验证暴露有效性。

3 结果与讨论

关键发现：

1. 温度依赖性毒性：32.5°C下，铜和氟啶胺预暴露使Lt₅₀显著缩短（如中铜组降低40%），而37°C时差异消失，表明毒性效应在亚致死温度区间最显著。

2. 适应温度的保护作用：24°C预适应组跳虫表现出更高的热耐受性，推测与热休克蛋白（HSP）等细胞修复机制的上调有关。

3. 土壤类型影响：砂质粘土（Hygum）中铜的生物有效性低于LUFA土壤中的氟啶胺，提示环境基质在多重胁迫中的调节作用。

机制解释：

• 毒物动力学（TK）与毒效动力学（TD）：高温可能通过增加毒物吸收速率（TK）或干扰线粒体功能（TD）加剧损伤。

• 稳态容量理论：24°C适应可能提升ATP合成效率，延缓热损伤累积速率（Q₁₀=2规律）。

生态意义：

研究首次将TDT框架应用于化学-温度交互作用评估，强调未来生态风险评估需整合动态气候场景。跳虫作为土壤健康指示生物，其热敏感性的变化可能预警地下生态系统对气候变化的脆弱性。

（注：全文严格基于原文数据，未添加非文献支持的推测或结论）