草履蟲毒性實(shí)驗(yàn)的研究進(jìn)展

焦 迪

(哈爾濱師范大學(xué))

0 引言

草履蟲是一種常見的淡水低等生物，它是原生動物纖毛門的典型代表動物.此種原生動物分布非常廣泛，在自然水體中繁殖速度快，容易采集，容易觀察，培養(yǎng)方法簡單.在水中運(yùn)動速度極快，能夠和周圍的介質(zhì)充分接觸，與多細(xì)胞動物相比，對毒性的反應(yīng)更為敏銳.與單純的化學(xué)手段相比，草履蟲能夠更生動、更真實(shí)的反映環(huán)境化學(xué)毒性物質(zhì)的毒理效應(yīng)，是研究有毒物質(zhì)非常理想的一種材料.它在水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)中具有重要的地位，是水體質(zhì)量監(jiān)測的指示生物之一.近些年來，以草履蟲為實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行毒性實(shí)驗(yàn)(一般分為急毒性實(shí)驗(yàn)和慢毒性實(shí)驗(yàn)兩種)，研究水體環(huán)境中的重金屬污染、農(nóng)藥污染等問題，進(jìn)一步為污水處理、農(nóng)藥使用安全性以及保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面提供更多有價(jià)值的參考資料.

1 重金屬離子對草履蟲的毒性作用

隨著工業(yè)進(jìn)程的加速發(fā)展，工業(yè)廢水的排放處理問題很早就引起了人們的注意.工業(yè)廢水中的重金屬離子對自然水體環(huán)境造成嚴(yán)重污染，破壞環(huán)境，直接危害水生生物.而測定重金屬離子對原生動物的半致死濃度，其目的是用原生動物作為指示生物，用來監(jiān)測水體質(zhì)量［1-2］.

1.1 鎘離子

方衛(wèi)飛、盛華仙［3］利用硫酸鎘、氯化鎘、硝酸鎘這三種鎘化合物對草履蟲的生物毒性進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示硫酸鎘毒性最大，其次是氯化鎘，硝酸鎘毒性最低.鎘離子對草履蟲具有較強(qiáng)的急性致死毒性作用和慢性積累毒性作用，會影響草履蟲的正常生理活動以及繁殖后代.

胡好遠(yuǎn)等［4］研究表明鎘離子對草履蟲的24 h半致死濃度為0.3294 mg/L，在一定范圍內(nèi)，草履蟲的種群數(shù)量隨著鎘離子濃度的增長而增長，但高濃度的鎘離子也降低了草履蟲的種群增長率，且當(dāng)鎘離子的濃度為0.1179 mg/L時(shí)，草履蟲種群增長率最大，為1.5442/d.而馮麗瑛等［5］研究表明鎘離子對草履蟲的1h半致死濃度為0.96 mg/L，95%置信區(qū)間為0.53～1.83 mg/L，隨著鎘離子濃度的增高，鎘離子對草履蟲的毒性也逐漸增強(qiáng).他們研究結(jié)果的總趨勢是相同的，其半致死濃度不同主要是因?yàn)樽饔脮r(shí)間不同引起的.

鎘是主要的重金屬污染物之一，對環(huán)境、生物的健康有相當(dāng)?shù)奈：π?目前鎘對環(huán)境污染方面研究較多，而對于生物體的具體危害作用研究較少，有待近一步的深入探討研究.

1.2 鉛離子

周玉［6］的研究表明鉛離子對草履蟲的24 h半致死濃度為3.9907 mg/L.這說明鉛離子對草履蟲具有毒害作用.該實(shí)驗(yàn)在檢測草履蟲的死亡數(shù)量時(shí)設(shè)置了兩個時(shí)間段(12 h、24 h)，其結(jié)果顯示草履蟲的致死原因除了鉛離子的直接毒害作用以外，作用時(shí)間也是其種群數(shù)量減少的重要因素.

目前為止，關(guān)于鉛離子的毒害作用研究較少，特別是關(guān)于鉛離子對生物體的危害作用幾乎沒什么研究，為了更好的防治環(huán)境中鉛離子的污染，應(yīng)對鉛離子的毒害作用進(jìn)行更深入的研究.

1.3 銅離子

石同幸等［7］研究表明谷朧甘膚含量的降低是銅離子對草履蟲急性致死的主要原因之一，微量的銅對草履蟲繁殖有促進(jìn)作用，所以銅離子對草履蟲具有雙向生物學(xué)效應(yīng).石同幸等［8］還進(jìn)行了其他的研究，結(jié)果表明銅離子對草履蟲產(chǎn)生繁殖毒性，致使有絲分裂指數(shù)降低，生長抑制的閾濃度為0.0195 mg/L.隨銅離子濃度的增加，草履蟲的相對繁殖率降低，刺絲泡的不發(fā)射率增高，存在明顯的濃度-反應(yīng)關(guān)系.但是，分裂相細(xì)胞比率的下降和體長的階梯性抑制均無明顯濃度依賴關(guān)系.長時(shí)間接觸濃度大于0.0195 mg/L的銅離子對草履蟲的DNA有損傷作用，影響草履蟲的生長繁殖.

馮麗瑛等［5］研究表明銅離子對草履蟲的1 h半致死濃度為0.32 mg/L，95%置信區(qū)間為0.27～0.36 mg/L.隨著銅離子濃度的增高，銅離子對草履蟲的毒性也增大，并有明顯的劑量效應(yīng)關(guān)系.而潘志崇等［9］研究則表明銅離子對尾草履蟲的1 h半致死濃度分別為0.32 mg/L，95%置信區(qū)間分別為0.29～0.36 mg/L.他們的研究結(jié)果相一致.但周玉［6］的研究表明銅離子對草履蟲的24 h半致死濃度為0.0826 mg/L.這一研究結(jié)果不同于前面所敘述的，主要是因?yàn)樽饔脮r(shí)間不同造成的.

綜上所述，銅離子作為人類長期使用的殺蟲劑，隨著社會的發(fā)展，應(yīng)用也日益廣泛，對水體的污染也越來越受到人們的重視，所以有關(guān)這方面的報(bào)道有很多，研究也相對透徹.

1.4 鋅離子

潘志崇等［9］研究表明鋅離子對尾草履蟲的1 h半致死濃度為11.48 mg/L，95%置信區(qū)間為8.98～14.88 mg/L.不同濃度的鋅離子對尾草履蟲的毒性不同，鋅離子濃度越高，對尾草履蟲的毒性越大.鋅離子的濃度為56.0 mg/L時(shí)，對尾草履蟲的毒性最大.

鋅離子既是重金屬也是多種生物必不可少的微量生命元素.它們在低濃度下可作為生物生長的營養(yǎng)成分，但超過一定濃度，會對生物體表現(xiàn)出不同程度的毒害作用.而鋅離子對生物體有哪些毒害作用，現(xiàn)在還不是很清楚，所以可以進(jìn)行更加具體的研究.

2 農(nóng)藥對草履蟲的毒性作用

近些年來，由于農(nóng)藥的使用量不斷增大，導(dǎo)致越來越多的農(nóng)藥隨水流進(jìn)入自然水體之中，對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，也對生物體造成很大的危害.利用農(nóng)藥對草履蟲進(jìn)行毒性實(shí)驗(yàn)，旨在研究農(nóng)藥使用的安全性，為更好的保護(hù)自然水體提供依據(jù).

2.1 菊酯類農(nóng)藥

劉慶余等［10］研究表明南開菊酯對草履蟲的半致死濃度為5.0 mg/L左右.低濃度的南開菊酯對草履蟲的種群生長具有一定的刺激作用.當(dāng)南開菊酯的濃度大于0.2 mg/L時(shí)，隨著南開菊酯濃度的增加，對草履蟲的毒性也逐漸增加，當(dāng)南開菊酯的濃度達(dá)到0.4 mg/L時(shí)，草履蟲開始致死.劉慶余等［11］也用乙氰菊酯對草履蟲進(jìn)行了毒性實(shí)驗(yàn).結(jié)果表明乙氰菊酯以甲苯為助溶劑對草履蟲的半致死濃度為16.3 mg/L，乙氰菊酯以丙酮為助溶劑對草履蟲的半致死濃度為24.0 mg/L.由此可知，乙氰菊酯以甲苯為助溶劑的毒性高于以丙酮為助溶劑的毒性.

王莉霞等［12］研究表明，氰戊菊酯對原生動物群落的48h半致死濃度為15.83 mg/L，氰戊菊酯使原生動物的群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，各個功能類群均受到不同程度的損傷.李霖等［13］研究表明三氟氯氰菊酯對草履蟲1 h半致死濃度為1.65 mg/L，三氟氯氰菊酯的濃度越高，草履蟲的死亡率越高.絕對致死劑量為40.00 mg/L，最小致死劑量為0.16 mg/L.在小于絕對致死劑量的情況下，一定時(shí)間、一定濃度范圍內(nèi)隨著三氟氯氰菊酯濃度的增大，草履蟲的種群增長率也增大.三氟氯氰菊酯能夠促進(jìn)對草履蟲種群增長的根本原因可能是環(huán)境雌激素的效應(yīng).

菊酯類農(nóng)藥對草履蟲所做的毒性實(shí)驗(yàn)，研究技術(shù)相對成熟，研究的菊酯類農(nóng)藥種類也比較多，但研究方法單一，應(yīng)探索出更多的研究方法.

2.2 其他農(nóng)藥

張燕萍等［14］研究表明甲維鹽對草履蟲的1h半致死濃度為430.177 mg/L，多菌靈對草履蟲的1 h半致死濃度為135.391 mg/L，撲草凈對草履蟲的1h半致死濃度為117.739 mg/L.甲維鹽、多菌靈、撲草凈的95%置信區(qū)間分別為414.789～440.723 mg/L，102.475 ～177.581 mg/L，73.492 ～175.622 mg/L.農(nóng)藥濃度越大，草履蟲的耐受性越低，死亡率越大.由此可知，3種農(nóng)藥中對草履蟲毒性最大的是撲草凈，其次是多菌靈，毒性最小的是甲維鹽.

李霖等［15］研究表明毒死蜱對草履蟲的1 h半致死濃度為0.04359 mg/L，隨著毒死蜱溶液濃度的增高，草履蟲的死亡率也增高.毒死蜱濃度在0.005～1.29 mg/L范圍內(nèi)，隨著毒死蜱濃度的減小，種群的增長率則增大，說明毒死蜱在一定低濃度范圍內(nèi)對草履蟲的生殖具有促進(jìn)作用、對環(huán)境具有內(nèi)分泌干擾物效應(yīng).李霖等［16］還研究了多靈菌對草履蟲的毒性實(shí)驗(yàn).結(jié)果表明多靈菌對草履蟲的1 h半致死濃度為0.5340 mg/L，最大無致死濃度為0.075 mg/L，最小全致死濃度為37.5 mg/L.在最大無致死濃度到最小全致死濃度之間，多菌靈濃度越小種群增長率越大.所以在一定劑量范圍內(nèi)，多菌靈對草履蟲的生殖作用是低濃度促進(jìn)、高濃度抑制.這種結(jié)果與內(nèi)分泌干擾物效應(yīng)相似.

婁維義等［17］研究表明在乙酰甲胺磷脅迫下尾草履蟲和綠草履蟲的1 h半致死濃度分別為11.972 mg/L、10.928mg/L，95%的可信限分別為10.894～13.113 mg/L、9.9055～13.113 mg/L.而12 h半致死濃度分別為3.1911 mg/L、2.9011 mg/L，95% 的可信限分別為2.8957～3.5121 mg/L、2.6465 ～3.1639 mg/L.隨著乙酰甲胺磷濃度的增高，對兩種草履蟲的毒性也增大.草履蟲可以成為乙酰甲胺磷敏感的毒性評價(jià)生物，且與尾草履蟲相比綠草履蟲對毒性的敏感度更高.

周海龍等［18］研究表明滴滴涕和苯并芘對草履蟲的半致死濃度為126.012 mg/L和180.167 mg/L.不同濃度的滴滴涕和苯并芘對草履蟲進(jìn)行毒性作用時(shí)，草履蟲呈現(xiàn)出不同的形態(tài).滴滴涕對草履蟲的毒性作用大于苯并芘對草履蟲的毒性作用.

為了更好的研究農(nóng)藥使用的安全性，應(yīng)對現(xiàn)在經(jīng)常使用的農(nóng)藥進(jìn)行更全面細(xì)致的研究，并且對相同作用的農(nóng)藥毒性進(jìn)行比較，用以選出毒性最小、對環(huán)境污染最小的農(nóng)藥種類，并推廣應(yīng)用.

3 結(jié)束語

綜上所述，鎘離子、銅離子對草履蟲的毒性實(shí)驗(yàn)研究較多，而鉛離子、鋅離子對草履蟲的毒性實(shí)驗(yàn)研究較少.并且研究主要集中在水體污染方面，而關(guān)于重金屬離子對生物體具體危害作用的報(bào)道很少.農(nóng)藥對草履蟲的毒性實(shí)驗(yàn)雖然做了很多工作，研究技術(shù)也比較成熟，但是研究的農(nóng)藥種類依然不夠全面，相同作用的農(nóng)藥毒性比較方面的研究也較少，研究方法也比較單一.建議以后對生物體具體毒害作用和農(nóng)藥毒性比較方面做更細(xì)致全面的研究，以便為水體環(huán)境監(jiān)測、污水處理以及農(nóng)藥使用安全性等方面提供更多參考.

［1］ Cater，J.W.and I.L.Cameron.Toxicity bioassay od heavy metals in water using Tetrahymena pyriformis.Water Res.1973，7(7):951-962.

［2］ Robert，A.H.，M.J.McGinnss，A.L.Buikema et al.Toxicity tests of aquatic pollutants using Chiliomonas Paramecium Ehrenberg(Flagellate)populations.Bull.Environm.Contam.Toxicol，1980，25(2):169-175.

［3］ 方衛(wèi)飛，盛華仙.金屬鎘對草履蟲繁殖能力和過氧化物酶活性影響的研究.金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2001(4):70～71.

［4］ 胡好遠(yuǎn)，郝家勝，靳璐.Cd++對草履蟲種群的毒性作用.生物學(xué)雜志，2006，23(1):19-21.

［5］ 馮麗瑛，杜怡菁，盧祥云.Cu2+和Cd2+對草履蟲的毒性試驗(yàn).安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36(8):3247-3252.

［6］ 周玉.Pb、Cu對草履蟲的毒性作用.科技資訊，2008(14):221-222.

［7］ 石同幸，趙美英，肖斌權(quán).銅離子對草履蟲毒性實(shí)驗(yàn)研究.衛(wèi)生研究，1996，25(2):98-100.

［8］ 石同幸，袁濤，肖斌權(quán)，等.銅離子對草履蟲慢性毒性實(shí)驗(yàn)研究.現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué)，1997，24(3):300-302.

［9］ 潘志崇，劉云，孫平躍.銅、鋅離子對尾草履蟲的急性毒性實(shí)驗(yàn).水產(chǎn)科學(xué)，2005，24(10):19-21.

［10］劉慶余，朱立民，劉宏成.南開菊酯對草履蟲的毒性研究.農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)，1933，12(2):62-63.

［11］劉慶余，周浩民，劉春龍，等.乙氰菊酯對草履蟲的毒性.農(nóng)村生態(tài)環(huán)境(學(xué)報(bào))，1994，10(3):83-84.

［12］王莉霞，梁宇，劉國光，等.氰戊菊酯對原生動物群落的毒性.應(yīng)用與環(huán)境學(xué)報(bào)，2005，11(1):49-51.

［13］李霖，姚云珍，劉俊，等.三氟氯氰菊酯對草履蟲的毒性作用研究.揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版)，2009，30(4):48-51.

［14］張燕萍，朱慧芳，盧祥云.3種農(nóng)藥對草履蟲的毒性研究.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37(34):16880-16881.

［15］李霖，劉俊，顧慶龍，等.毒死蟬農(nóng)藥對草履蟲的毒性研究.河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009(12):82-85.

［16］李霖，王君，劉俊，等.殺菌劑多菌靈對草履蟲的毒性研究.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010:493-494.

［17］婁維義，倪兵，於韜，等.乙酰甲胺磷對尾草履蟲和綠草履蟲的急性毒性作用.復(fù)旦學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008，47(3):370-373.

［18］ Zhou Hailong，Li Guofeng，Huang Renliang et.Initial Study on Acute Toxicity of Two Typical Persistent Organic Pollutants(POPs)against Parameciumcaudatum.Asian Journal of Ecotox icology，2011，6(1):37-42.