多尺度评估蜕皮激素激动剂Tebufenozide对河口桡足类Eurytemora affinis的生态毒理风险

本研究针对昆虫生长调节剂Tebufenozide（TEB）对非目标物种的潜在生态风险，通过多尺度方法（表观遗传、行为、发育及微生物组）评估其在河口桡足类Eurytemora affinis中的效应。结果表明TEB虽未影响全局DNA甲基化，但可诱导雄性运动亢进、加速幼体发育并显著改变微生物群落结构，提示其可能通过干扰蜕皮激素通路影响生物适应性，为河口环境风险评估提供重要依据。

　　

在河口生态系统中，桡足类作为浮游生物的关键组成部分，承担着能量传递和物质循环的重要角色。然而，随着农业和工业化学品的广泛使用，这些生物正面临日益严重的污染压力。其中，昆虫生长调节剂（IGRs）因其特异性作用于昆虫激素系统而被广泛使用，但其对非目标物种（尤其是与昆虫亲缘较近的甲壳类）的潜在影响仍知之甚少。Tebufenozide（TEB）作为一种典型的蜕皮激素受体（EcR）激动剂，能够模拟20-羟基蜕皮激素（20E）的作用，诱导靶标昆虫提前蜕皮甚至死亡。尽管TEB被认为对非目标物种风险较低，但近年研究发现其可能在甲壳动物中引起基因表达异常，这提示我们需进一步评估其多层次的生物学效应。

在此背景下，研究团队以河口桡足类Eurytemora affinis为模型，开展了一项整合多尺度终点（从表观遗传到个体行为、发育及微生物组）的生态毒理学研究。该研究基于先前转录组分析的结果，选择了一系列与TEB暴露相关的生物学过程进行深入验证，旨在全面揭示TEB对非目标物种的潜在影响机制，并为河口环境污染风险评估提供科学依据。相关成果发表在《Ecotoxicology and Environmental Safety》上。

为开展本研究，作者采用了多种关键技术方法：通过高效液相色谱-串联质谱（HPLC-MS/MS）分析全局DNA甲基化水平；使用视频追踪系统（DanioVision和EthoVision XT软件）定量评估游泳行为；通过显微测量和发育分期判定幼虫生长状态；并利用16S rRNA测序（Illumina MiSeq平台）分析微生物群落结构。实验所用桡足类样本采集自法国塞纳河口（Villequier和Tancarville站点），在实验室标准化条件下进行驯化和暴露试验。

3.1. Tebufenozide浓度监测

水样分析显示，在50 μg/L暴露组中，TEB浓度在整个实验期间保持稳定（约30 μg/L），而低浓度组（0.5 μg/L）则低于检测限，确保了暴露条件的可靠性。

3.2. 全局脱氧胞苷甲基化

研究发现，TEB暴露（50 μg/L，2–8天）对E. affinis雄性和非产卵雌性的全局DNA甲基化水平均无显著影响。然而，性二态性分析表明，雌性的基线甲基化水平高于雄性，且雄性在实验室驯化初期（2天）甲基化水平较低，提示雄性可能对环境压力更为敏感。

3.3. 运动速度与游泳状态

TEB暴露4天后，雄性桡足类表现出显著的运动亢进现象，其平均游泳速度增加，且对光暗转换的反应更为敏感。进一步分析游泳状态发现，暴露组个体“停顿”（break）状态持续时间减少，而“巡航”（cruising）和“快速”（fast）状态增加，表明TEB可能干扰了神经肌肉调节功能。

3.4. 幼虫存活、生长与分期

在幼虫实验中，TEB（5–500 ng/L）未对存活率和体长产生显著影响，但显著加速了发育进程：暴露4天后，处理组中晚期幼体（N5–N6期）比例显著高于对照组，而对照组则以早期幼体（N2–N4期）为主。这表明TEB可能通过激活蜕皮激素通路促进发育，但可能以能量消耗和适应性下降为代价。

3.5. 微生物组

微生物群落分析显示，高浓度TEB（50 μg/L）暴露导致E. affinis肠道微生物α和β多样性显著下降，且Gammaproteobacteria类群的相对丰度上升。这些变化提示TEB可能通过破坏微生物稳态间接影响宿主的营养吸收、免疫调节和应激响应。

综合以上结果，本研究系统揭示了TEB在E. affinis中引起的多层次效应：虽然未发现表观遗传层面的显著改变，但TEB通过干扰行为、发育和微生物共生系统，可能最终影响个体的适应性和种群稳定性。这些发现强调，即使某些化学品对非目标物种的直接毒性较低，其亚致死效应仍可能通过间接途径（如微生物组扰动）产生重要生态后果。

此外，本研究验证了基于基因表达谱指导终点选择的研究策略的有效性，为未来生态毒理学研究提供了可借鉴的多尺度整合框架。E. affinis作为河口环境的指示物种，其在这些研究中的表现进一步证明了其在区域风险评估中的实用性和敏感性。

最终，作者建议未来研究应关注TEB对神经系统、繁殖和跨代效应的影响，以更全面评估其长期生态风险。同时，微生物组作为一种新兴的生物标志物，其在生态毒理中的应用潜力也值得进一步挖掘。