抗生素利福平對(duì)萼花臂尾輪蟲生命表參數(shù)的影響

翟 盼,溫新利,陳治文,趙 政,李海洋,席貽龍

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抗生素利福平對(duì)萼花臂尾輪蟲生命表參數(shù)的影響

翟 盼,溫新利*,陳治文,趙 政,李海洋,席貽龍

(安徽師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,安徽省高校生物環(huán)境與生態(tài)安全省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,皖江城市帶退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建安徽省協(xié)同創(chuàng)新中心,安徽 蕪湖 241000)

以萼花臂尾輪蟲()為受試動(dòng)物,研究了在不同斜生柵藻()密度(1.0×106,2.0×106,4.0×106個(gè)/mL)下,不同濃度(2.0,4.0,6.0,8.0,10.0μg/mL)的利福平溶液對(duì)萼花臂尾輪蟲實(shí)驗(yàn)種群增長(zhǎng)參數(shù)的影響.結(jié)果表明,與空白對(duì)照組及助溶劑對(duì)照組相比,1.0×106個(gè)/mL藻密度下,各濃度的利福平顯著提高了輪蟲的后代混交率;2.0×106個(gè)/mL藻密度下,2.0,4.0,10.0μg/mL的利福平顯著提高了輪蟲的內(nèi)稟增長(zhǎng)率,各濃度的利福平均提高了輪蟲的后代混交率;4.0×106個(gè)/mL藻密度下,各濃度的利福平均顯著提高了輪蟲的內(nèi)稟增長(zhǎng)率和后代混交率.藻密度為1.0×106個(gè)/mL時(shí),利福平濃度與輪蟲的生命期望、世代時(shí)間、平均壽命和后代混交率間具有顯著的劑量-效應(yīng)關(guān)系;藻密度為2.0×106個(gè)/mL時(shí),利福平濃度與輪蟲的后代混交率間具有顯著的劑量-效應(yīng)關(guān)系;藻密度為4.0×106個(gè)/mL時(shí),利福平濃度與輪蟲的世代時(shí)間、凈生殖率、內(nèi)稟增長(zhǎng)率和后代混交率間有顯著的劑量-效應(yīng)關(guān)系.

利福平；斜生柵藻密度；萼花臂尾輪蟲；生命表參數(shù)

我國(guó)是世界上濫用抗生素最嚴(yán)重的國(guó)家之一[1].由于在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)和人們?nèi)粘Ｉ钪械拇罅渴褂?抗生素通過(guò)多種途徑進(jìn)入到水生態(tài)系統(tǒng),使得我國(guó)地表水環(huán)境中抗生素的總體濃度與檢出頻率均較高.據(jù)報(bào)道,迄今已有約68種抗生素在我國(guó)地表水環(huán)境中被檢出,包括磺胺類、喹諾酮類、四環(huán)素類、大環(huán)內(nèi)酯類、β-內(nèi)酰胺類等6 大類[2].抗生素濫用的首要負(fù)面影響是使細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性,特別是產(chǎn)生一些變異的、耐藥的超級(jí)細(xì)菌[3].另外,抗生素還可以對(duì)浮游動(dòng)植物和其他水生生物產(chǎn)生作用,最終影響水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變化.

利福平是從利福霉素B中得到的一種半合成抗生素,它通過(guò)抑制細(xì)菌中DNA轉(zhuǎn)錄合成RNA,從而起到殺滅細(xì)菌的作用.通常情況下,利福平可用于治療結(jié)核病、腸球菌感染等,特別是作為抗結(jié)核藥物在全球得到了廣泛應(yīng)用.在水產(chǎn)養(yǎng)殖中,利福平也可有效去除部分魚類寄生的弧菌病病原菌[4];也可以有效去除植物幼苗內(nèi)的植原體[5].然而,有研究表明,利福平對(duì)人類并非絕對(duì)安全[6-7].作為抗結(jié)核的一線藥物,利福平的不良反應(yīng)甚至?xí)鹚劳鯷8].另外,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)利福平能夠影響激素的滅活導(dǎo)致內(nèi)分泌平衡失調(diào)的病例,如乳腺發(fā)育、痤瘡發(fā)生等[8-9].利福平的這個(gè)效應(yīng)說(shuō)明其可能具有環(huán)境激素的某些特性.利福平對(duì)淡水生態(tài)系統(tǒng)和淡水動(dòng)物的影響尚未見(jiàn)報(bào)道.

輪蟲是浮游動(dòng)物組成中非常重要的一員,在淡水和海洋生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)等過(guò)程中具有重要的作用,是水生態(tài)毒理學(xué)研究中重要的受試動(dòng)物[10].溶解后的抗生素對(duì)水溶液中包括輪蟲在內(nèi)的浮游動(dòng)物、浮游植物等會(huì)產(chǎn)生一定的毒性和生態(tài)效應(yīng)[11-13],最終可能對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能等產(chǎn)生較大的影響.較多的研究表明,較低濃度的抗生素可以促進(jìn)萼花臂尾輪蟲()和褶皺臂尾輪蟲()的種群增長(zhǎng)[14-15],而較高濃度的抗生素往往抑制輪蟲種群的增長(zhǎng).利福平在研究某些動(dòng)物體內(nèi)共生菌的功能的研究中也具有非常重要的作用.菌是目前發(fā)現(xiàn)的自然界分布最廣泛的一種內(nèi)共生菌,在節(jié)肢動(dòng)物中和線蟲的體內(nèi)都有存在的報(bào)道.研究共生菌的功能及其與寄主之間關(guān)系時(shí),往往會(huì)采用抗生素消除的方法進(jìn)行對(duì)比研究[16-17].實(shí)踐證明,利福平對(duì)菌去除的效果最好[18-20].目前,有關(guān)菌在輪蟲體內(nèi)是否有分布尚未見(jiàn)報(bào)道.開(kāi)展這類研究的重要前提之一就是需要選擇合適濃度的利福平溶液來(lái)培養(yǎng)輪蟲.

本研究以淡水中常見(jiàn)的萼花臂尾輪蟲為受試生物,采用生命表統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,探索不同濃度的利福平對(duì)輪蟲種群增長(zhǎng)的影響及其與藻類密度間的關(guān)系,旨在為探明利福平對(duì)水生動(dòng)物和水生態(tài)系統(tǒng)的影響提供基礎(chǔ)資料,為去除萼花臂尾輪蟲體內(nèi)可能存在的共生菌而選擇合適的利福平濃度來(lái)培養(yǎng)輪蟲提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),為輪蟲的規(guī)?；囵B(yǎng)提供技術(shù)支持.

1 材料與方法

1.1 輪蟲來(lái)源與預(yù)培養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)所用的萼花臂尾輪蟲采自蕪湖市汀棠湖(118.38°E, 31.33°N),在溫度(25±1)℃、無(wú)光照下進(jìn)行“克隆”培養(yǎng).所用的培養(yǎng)液為EPA培養(yǎng)基[21],每日投喂以HB-4培養(yǎng)基[22]培養(yǎng)的、處于指數(shù)增長(zhǎng)期的斜生柵藻().實(shí)驗(yàn)前,分別在1.0×106,2.0×106,4.0× 106個(gè)/mL的藻密度濃度下進(jìn)行預(yù)培養(yǎng),預(yù)培養(yǎng)時(shí)間超過(guò)7d.

1.2 測(cè)試液的配制

實(shí)驗(yàn)所用的利福平(分子式C43H58N4O12)產(chǎn)自美國(guó)Sigma公司,棕紅色粉末狀,純度大于98.9%,4℃冰箱中貯存.利福平在水中的溶解度很低,但易溶于甲醇和丙酮[23].本研究所用的利福平采用了甲醇助溶劑助溶.

實(shí)驗(yàn)前將一定量純品的利福平溶解在甲醇(純度>99.5%,無(wú)錫展望化工試劑公司)中,配制成15mg/mL的母液,儲(chǔ)存在棕色試劑瓶中,4 ℃冰箱中保存待用.實(shí)驗(yàn)時(shí)取一定量的母液加入相應(yīng)的EPA培養(yǎng)液稀釋成所需濃度的測(cè)試液.

1.3 急性毒性實(shí)驗(yàn)

為選擇合適的慢性實(shí)驗(yàn)的利福平濃度,生命表實(shí)驗(yàn)之前,先進(jìn)行24h急性毒性實(shí)驗(yàn).根據(jù)3個(gè)藻密度下的勘探實(shí)驗(yàn)結(jié)果,將利福平濃度設(shè)置為10.0,15.0,20.0,25.0,30.0,35.0μg/mL共3組各6個(gè)濃度梯度,每組另設(shè)一個(gè)EPA(空白)對(duì)照組和甲醇(助溶劑)對(duì)照組(甲醇含量與35.0μg/mL濃度組中的含量相同,0.23%,/);實(shí)驗(yàn)在8mL玻璃杯中進(jìn)行,每杯中放入10只齡長(zhǎng)在4h內(nèi)的輪蟲幼體和5mL測(cè)試液,每組設(shè)置3個(gè)重復(fù).實(shí)驗(yàn)在(25±1)℃、無(wú)光照的恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行,24h后觀察記錄每個(gè)玻璃杯中輪蟲的死亡數(shù)目,采用概率單位法求得24h LC50值.

1.4 生命表實(shí)驗(yàn)

依據(jù)急性毒性實(shí)驗(yàn)得出的各藻密度下的LC50值,將利福平濃度設(shè)置為2.0,4.0,6.0,8.0, 10.0μg/mL,1個(gè)EPA(空白)對(duì)照組和1個(gè)甲醇(助溶劑)對(duì)照組(甲醇含量與10.0μg/mL濃度組中的含量相同,0.6‰,/),藻密度設(shè)置為1.0×106, 2.0×106,4.0×106個(gè)/mL.將孵化出的齡長(zhǎng)在4h內(nèi)的輪蟲幼體挑出作為受試動(dòng)物,并加入5mL測(cè)試液 (其中分別含有相應(yīng)濃度的利福平和相應(yīng)密度的斜生柵藻);每個(gè)組合設(shè)置4個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)使用10只輪蟲幼體.實(shí)驗(yàn)在(25±1)℃、無(wú)光照的恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,每12h觀察1次并記錄母體的存活數(shù)和孵化出的幼體數(shù),移去死亡個(gè)體,并將新生幼體移至另一玻璃杯中繼續(xù)培養(yǎng),待其產(chǎn)卵后確定雌體類型,用于計(jì)算輪蟲一生所產(chǎn)全部后代中的混交雌體比例.每間隔24h更換一次含有相應(yīng)密度的斜生柵藻的測(cè)試液.實(shí)驗(yàn)進(jìn)行至輪蟲母體全部死亡為止.

1.5 研究參數(shù)的定義和計(jì)算方法

凈生殖率(0):0=∑lm,種群經(jīng)過(guò)一個(gè)世代后的凈增長(zhǎng)率;其中,特定年齡存活率(l):年齡組開(kāi)始時(shí)存活個(gè)體百分?jǐn)?shù);特定年齡繁殖率(m):年齡組平均每個(gè)個(gè)體所產(chǎn)的雌性后代數(shù);生命期望值(0):每個(gè)個(gè)體出生時(shí)能活多久的估計(jì)值;世代時(shí)間():=∑lmx/R0,完成一個(gè)世代所需要的時(shí)間;種群內(nèi)稟增長(zhǎng)率(r):根據(jù)方程r= ln0/在粗略計(jì)算的基礎(chǔ)上,再根據(jù)方程,在Excel中試算求得種群內(nèi)稟增長(zhǎng)率的精確值,種群在特定試驗(yàn)條件下的最大增長(zhǎng)率;后代混交率:所有雌性后代中混交雌體所占的比例.

1.6 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析

運(yùn)用生存分析中的Log-Rank分析各濃度組輪蟲存活率與空白對(duì)照組之間的差異顯著性;采用單因素方差分析(one-way ANOVA)和多重比較(LSD檢驗(yàn))分析各濃度組下各組數(shù)據(jù)與空白對(duì)照組間的差異性,采用Dunnett-t檢驗(yàn)進(jìn)行多重比較以確定輪蟲內(nèi)稟增長(zhǎng)率、凈生殖率和后代混交率的最低效應(yīng)濃度(LOEC)值和最高無(wú)效應(yīng)濃度(NOEC)值;采用雙因素方差分析(two-way ANOVA)分析藻密度、利福平濃度及兩者間的交互作用對(duì)各參數(shù)影響的顯著性;采用分析輪蟲的生命表統(tǒng)計(jì)參數(shù)與利福平濃度間的關(guān)系.統(tǒng)計(jì)分析均在SPSS16.0軟件中完成.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同藻密度下利福平對(duì)萼花臂尾輪蟲的急性毒性

急性毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,(25±1)℃、無(wú)光照,藻密度分別為1.0×106,2.0×106,4.0×106個(gè)/mL時(shí),利福平對(duì)萼花臂尾輪蟲幼體的24h LC50值分別是18.0,25.0,19.7μg/mL,95%的置信區(qū)間分別為17.3~18.8,23.9~26.2,18.9~20.5μg/mL.

2.2 不同藻密度下利福平對(duì)萼花臂尾輪蟲種群增長(zhǎng)參數(shù)的影響

根據(jù)各藻密度和利福平濃度下萼花臂尾輪蟲的存活率和繁殖率(圖1)計(jì)算出的輪蟲各主要生命表統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)列于表1.生存分析顯示,與空白對(duì)照組相比,當(dāng)藻密度為1.0×106個(gè)/mL時(shí), 4.0μg/mL的利福平顯著提高了輪蟲的存活率;當(dāng)藻密度為2.0×106個(gè)/mL時(shí),4.0μg/mL的利福平顯著提高了輪蟲的存活率;當(dāng)藻密度為4.0×106個(gè)/ mL時(shí),4.0,8.0,10.0μg/mL的利福平顯著提高了輪蟲的存活率.

統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明,1.0×106個(gè)/mL藻密度下,與空白對(duì)照組和助溶劑對(duì)照組相比,2.0,4.0, 6.0μg/mL的利福平顯著延長(zhǎng)了輪蟲的生命期望和平均壽命,2.0~10.0μg/mL的利福平均顯著延長(zhǎng)了輪蟲的世代時(shí)間,提高了后代混交率(<0.05).在2.0×106個(gè)/mL藻密度下,2.0,4.0μg/ mL的利福平顯著延長(zhǎng)了輪蟲的生命期望和平均壽命,2.0,4.0,6.0,10.0μg/mL的利福平顯著提高了凈生殖率,2.0,4.0,10.0μg/mL的利福平顯著提高了內(nèi)稟增長(zhǎng)率,2.0~10.0μg/mL的利福平顯著提高了后代混交率(<0.05).在4.0×106個(gè)/mL藻密度下,10.0μg/mL的利福平顯著延長(zhǎng)了輪蟲的世代時(shí)間,2.0~10.0μg/mL的利福平顯著延長(zhǎng)了輪蟲的生命期望和平均壽命,并顯著提高了凈生殖率、內(nèi)稟增長(zhǎng)率和后代混交率(<0.05) (表1).

通過(guò)方差分析和多重比較分析(Dunnett-t檢驗(yàn)),估算得出3個(gè)藻密度下輪蟲的內(nèi)稟增長(zhǎng)率、凈生殖率和后代混交率的LOEC值和NOEC值(表2),結(jié)果表明,輪蟲的后代混交率在3個(gè)藻密度下都具有最低的LOEC值.然而,由于實(shí)驗(yàn)濃度范圍的設(shè)置,部分參數(shù)無(wú)法得到LOEC值和NOEC值.

表1 不同藻密度和利福平濃度下萼花臂尾輪蟲生命表統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)(均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤)Table 1 Life table demographic parameters ofB. calyciflorousexposed to different concentrations of rifampicin at three algae densities (Mean ± SE)

注:*表示與同一藻密度下的對(duì)照組相比有顯著性差異(*<0.05, **<0.01).

表2 3個(gè)藻密度下萼花臂尾輪蟲世代時(shí)間,凈生殖率,內(nèi)稟增長(zhǎng)率和后代混交率的LOEC值和NOEC值(μg/mL)Table 2 The NOEC and LOEC about generation time, net reproductive rate, intrinsic rate of population increase and proportion of sexual offspring ofB. calyciflorousat different algae densities (μg/mL)

2.3 藻密度和利福平濃度對(duì)萼花臂尾輪蟲種群增長(zhǎng)參數(shù)的影響

雙因素方差分析顯示,利福平濃度對(duì)輪蟲的所有生命表統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)都有極顯著影響(<0.01);除輪蟲的后代混交率,藻密度對(duì)輪蟲的所有生命表統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)都有極顯著影響(<0.01);藻密度和利福平濃度的交互作用對(duì)輪蟲的凈生殖率、內(nèi)稟增長(zhǎng)率有極顯著性影響(<0.01),對(duì)輪蟲的生命期望和后代混交率有顯著影響(<0.05).

2.4 不同藻密度下萼花臂尾輪蟲種群增長(zhǎng)參數(shù)與利福平濃度間的關(guān)系

回歸分析顯示,當(dāng)藻密度為1.0×106個(gè)/mL時(shí),利福平濃度與輪蟲的生命期望、世代時(shí)間、平均壽命和后代混交率之間具有顯著的劑量-效應(yīng)關(guān)系;當(dāng)藻密度為2.0×106個(gè)/mL時(shí),利福平濃度僅與輪蟲的后代混交率間具有顯著的劑量-效應(yīng)關(guān)系;當(dāng)藻密度為4.0×106個(gè)/mL時(shí),利福平濃度與輪蟲的世代時(shí)間、凈生殖率、內(nèi)稟增長(zhǎng)率和后代混交率間有顯著的劑量-效應(yīng)關(guān)系(表3).

表3 3個(gè)藻密度下萼花臂尾輪蟲的生命表統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)與利福平濃度(μg/mL)間的關(guān)系Table 3 The relationships between life table demographic parameters ofB. calyciflorouscultured at different algae densities and rifampicin concentration (μg/mL)

3 討論

3.1 藻密度和利福平濃度對(duì)輪蟲存活和生殖的影響

研究表明,在養(yǎng)殖池水中,中高濃度的土霉素、紅霉素和氯霉素(250μg/mL以上)使浮游動(dòng)物出現(xiàn)不同程度的不適反應(yīng),部分輪蟲和枝角類釋放出休眠卵并出現(xiàn)死亡[24].楊曉凡等[25]以大型溞()為研究對(duì)象發(fā)現(xiàn),增加布洛芬和氧氟沙星的濃度會(huì)延遲大型溞的第一次產(chǎn)卵時(shí)間,并減少第一次產(chǎn)卵的數(shù)量.Araujo等[11]發(fā)現(xiàn),中高濃度的鏈霉素、四環(huán)素和泰樂(lè)菌素均降低了萼花臂尾輪蟲和褶皺臂尾輪蟲的壽命和凈生殖率,且部分濃度的抗生素使兩種輪蟲的特定年齡繁殖率的頂峰值移向更早的時(shí)間點(diǎn).在本研究中,3個(gè)藻密度下,各濃度的利福平均顯著延長(zhǎng)了萼花臂尾輪蟲的生命期望和平均壽命;在中高藻密度下(2.0×106,4.0×106個(gè)/mL的斜生柵藻),各濃度的利福平均顯著提高了萼花臂尾輪蟲的凈生殖率和平均壽命.這與Araujo等的研究結(jié)果并不矛盾,作者推測(cè),本研究中設(shè)置的利福平濃度適中,能夠有效殺滅輪蟲及喂食的藻類中可能存在的各種有害細(xì)菌,最終對(duì)輪蟲的存活和生殖產(chǎn)生了積極的影響.除此之外,利福平作為抗結(jié)核的一線藥物,在臨床上已被證實(shí)能夠影響人體激素的滅活從而導(dǎo)致人體內(nèi)分泌平衡失調(diào)[8-9].一些已被證明具有環(huán)境雌激素效應(yīng)的污染物如艾氏劑、狄氏劑和重金屬Zn2+等也可以促進(jìn)輪蟲種群的增長(zhǎng)和繁殖.如0.16mg/L的艾氏劑、0.001~ 1000.0μg/L的狄氏劑顯著延長(zhǎng)了萼花臂尾輪蟲的生命期望,一定濃度的Zn2+也顯著延長(zhǎng)了萼花臂尾輪蟲的生命期望和平均壽命,提高了萼花臂尾輪蟲的凈生殖率[26-28].因而,利福平除了能夠殺滅有害細(xì)菌外,可能也表現(xiàn)出了環(huán)境雌激素的效應(yīng).

3.2 藻密度和利福平濃度對(duì)輪蟲種群增長(zhǎng)影響

1μg/L的克拉霉素能抑制月牙藻()的種群增長(zhǎng)[29]; 100μg/L的氧氟沙星即開(kāi)始抑制模糊網(wǎng)紋溞()和萼花臂尾輪蟲的種群增長(zhǎng),1000μg/L或更高濃度的桿菌肽(Bacitracin)抑制了大型溞的種群增長(zhǎng)[30];中高劑量(0.0250~ 0.0500mg/L)的氯霉素和高劑量(0.75~1.00mg/L)的鹽酸氟哌酸也抑制了褶皺臂尾輪蟲的種群增長(zhǎng),但低劑量組的氯霉素(0.0125mg/L)和鹽酸氟哌酸(0.25~0.50mg/L)卻促進(jìn)了褶皺臂尾輪蟲的種群增長(zhǎng)[14];與此相似的是,高濃度組的氯霉素和紅霉素抑制了萼花臂尾輪蟲的種群增長(zhǎng),而低濃度組的氯霉素和紅霉素促進(jìn)了輪蟲的種群增長(zhǎng)[15].而且,大多數(shù)研究顯示藻密度的升高降低了污染物對(duì)浮游動(dòng)物種群增長(zhǎng)的抑制作用,如小球藻()密度的升高使甲基對(duì)硫磷對(duì)十指臂尾輪蟲()和角突臂尾輪蟲()、鹽度對(duì)萼花臂尾輪蟲和十指臂尾輪蟲、氯化銨對(duì)模糊網(wǎng)紋溞、多刺裸腹溞()和蚤狀溞()等種群增長(zhǎng)的抑制作用強(qiáng)度逐漸降低[31-36].本研究中,當(dāng)藻密度為1.0×106個(gè)/mL時(shí),各濃度的利福平對(duì)輪蟲的內(nèi)稟增長(zhǎng)率無(wú)顯著的影響;當(dāng)藻密度升高至2.0×106,4.0×106個(gè)/mL時(shí),各濃度的利福平均顯著提高了輪蟲的種群內(nèi)稟增長(zhǎng)率.輪蟲是濾食性動(dòng)物,藻密度的上升使輪蟲的進(jìn)食機(jī)會(huì)增加,進(jìn)而導(dǎo)致攝入利福平濃度增加,使得利福平對(duì)萼花臂尾輪蟲種群增長(zhǎng)的促進(jìn)效應(yīng)顯現(xiàn)出來(lái).而在本研究中,濃度低于2.0μg/mL和高于10.0μg/mL的利福平對(duì)萼花臂尾輪蟲生命表參數(shù)的影響及抑制還是促進(jìn)輪蟲種群增長(zhǎng)有待進(jìn)一步研究.

3.3 輪蟲生命表參數(shù)對(duì)污染物的敏感性

輪蟲各生命表統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)對(duì)污染物的敏感性常因污染物的種類等不同而異.Gentile等[37]、Rao和Sarma[38]、Day等[39]、Boyum等[40]、Xi等[41]、儲(chǔ)昭霞等[26]均發(fā)現(xiàn),輪蟲種群內(nèi)稟增長(zhǎng)率是低濃度水體污染物毒性監(jiān)測(cè)的一個(gè)很敏感的指標(biāo);Ferrando等[42](1996)發(fā)現(xiàn),凈生殖率和種群增長(zhǎng)率是比世代時(shí)間和生命期望更敏感的指標(biāo);但Araujo等[11],Janssen等[43]和徐曉平等[44]發(fā)現(xiàn),內(nèi)稟增長(zhǎng)率并不總是最敏感的指標(biāo),凈生殖率有時(shí)具有更低的LOEC值;石娟等[45]發(fā)現(xiàn)輪蟲的世代時(shí)間和后代混交率是在1.0×106,3.0×106個(gè)/mL藻密度下對(duì)Cd2+污染比較敏感的參數(shù),其中后代混交率最敏感.陸正和等[46]發(fā)現(xiàn),0.25mg/L及以上濃度的雙酚A顯著降低了包括混交率在內(nèi)的有性生殖指標(biāo),顯示出輪蟲的有性生殖比無(wú)性生殖更加敏感.本研究中,盡管在3個(gè)不同藻密度下,輪蟲的種群生命表統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)對(duì)利福平濃度的敏感性不盡相同,但輪蟲種群的后代混交率均具有最低的LOEC值,且與利福平濃度間均具有劑量—效應(yīng)關(guān)系,這就說(shuō)明了萼花臂尾輪蟲的有性生殖比無(wú)性生殖對(duì)利福平的敏感性更強(qiáng).

3.4 輪蟲體內(nèi)是否存在共生菌的研究中合適利福平濃度的選擇

是一種廣泛存在于節(jié)肢動(dòng)物和部分絲狀線蟲細(xì)胞內(nèi)的寄生性母系遺傳的原核生物[47-48].是目前發(fā)現(xiàn)的自然界分布最廣泛的一種內(nèi)共生菌,在節(jié)肢動(dòng)物中,約有66.7%的類群感染,某些昆蟲種群內(nèi)的感染率高達(dá)90%~100%[49].由于輪蟲的生殖方式同昆蟲、分類地位同線蟲都很接近,因此菌共生于輪蟲體內(nèi)的可能性是存在的.根據(jù)本研究的結(jié)果,倘若利用利福平去除萼花臂尾輪蟲體內(nèi)可能存在的共生菌,可以選擇含有2.0~ 10.0μg/mL的利福平培養(yǎng)液、2.0×106或4.0×106個(gè)/mL的藻密度的培養(yǎng)條件.

4 結(jié)論

4.1 3個(gè)藻密度(1.0×106,2.0×106,4.0×106個(gè)/mL的斜生柵藻)下,各濃度(2.0,4.0,6.0,8.0,10.0μg/mL)的利福平均顯著延長(zhǎng)了萼花臂尾輪蟲的生命期望和平均壽命;在中高藻密度下(2.0×106,4.0×106個(gè)/mL的斜生柵藻),各濃度的利福平均顯著提高了萼花臂尾輪蟲的凈生殖率和平均壽命.

4.2 中高藻密度下(2.0×106,4.0×106個(gè)/mL的斜生柵藻),各濃度的利福平均顯著提高了輪蟲的種群內(nèi)稟增長(zhǎng)率.

4.3 輪蟲的種群生命表統(tǒng)計(jì)學(xué)各參數(shù)對(duì)利福平的敏感性不盡相同,但在各濃度的利福平溶液中,輪蟲種群的后代混交率均具有最低的LOEC值;在各藻密度下,后代混交率與利福平濃度間均具有劑量—效應(yīng)關(guān)系,顯示萼花臂尾輪蟲的有性生殖比無(wú)性生殖對(duì)利福平更敏感.

4.4 為了去除萼花臂尾輪蟲體內(nèi)可能存在的共生菌,可以考慮在中高密度的斜生柵藻(2.0×106或者4.0×106個(gè)/mL)的食物條件下,利用2.0~10.0 μg/mL的利福平溶液來(lái)培養(yǎng)輪蟲.

王 蘭.抗生素污染進(jìn)展及對(duì)環(huán)境微生態(tài)的影響 [J]. 藥物生物技術(shù), 2006,12(2):144-148.

王 丹,隋 倩,趙文濤,等.中國(guó)地表水環(huán)境中藥物和個(gè)人護(hù)理品的研究進(jìn)展 [J]. 科學(xué)通報(bào), 2014,59(9):743-751.

馬 萍.從門診處方看醫(yī)院用藥誤區(qū) [J]. 中原醫(yī)刊, 2005, 32(12):47-48.

常建波,宮向紅,孫逢賢,等.養(yǎng)殖牙鲆弧菌病原菌初步研究 [J]. 海洋水產(chǎn)研究, 2001,22(1):37-41.

范國(guó)強(qiáng),張變莉,翟曉巧,等.利福平對(duì)泡桐叢枝病幼苗形態(tài)和內(nèi)源植物激素變化的影響 [J]. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2007,41(4): 387-395.

端木宏謹(jǐn),劉宇紅,姜廣路,等.結(jié)核分枝桿菌對(duì)利福噴汀與利福平交叉耐藥的實(shí)驗(yàn)研究 [J]. 中華結(jié)核和呼吸雜志, 2005, 28(3):192-194.

廖 艷,彭雙清,顏賢忠,等.利福平致肝臟毒性的代謝組學(xué)特征研究 [J]. 中國(guó)新藥雜志, 2007,16(16):1260-1265.

張南生,陳瑞杰,張秀華.利福平不良反應(yīng)的文獻(xiàn)分析 [J]. 中國(guó)臨床藥學(xué)雜志, 2005,14(5):312-315.

張瑾福.利福平的不良反應(yīng) [J]. 中國(guó)藥業(yè), 2001,10(4):64-65.

Wallance R L, Snell T W. Rotifera: Ecology and systematic of North American freshwater invertebrates [M]. New York: Acadamic Press. 1991.

Araujo A, McNair J. Individual- and population-level effects of antibiotics on the rotifers,and[J]. Hydrobiologia, 2007,593(1):185-199.

潘莉莉,王大志.兩種抗生素對(duì)塔瑪亞歷山大藻生長(zhǎng)和產(chǎn)毒的影響 [J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2011,34(1):85-89.

劉 臻,施華宏,費(fèi) 宏,等.3種抗生素對(duì)熱帶爪蟾胚胎發(fā)育的毒性影響 [J]. 安全與環(huán)境學(xué)報(bào), 2011,11(5):1-6.

王金秋,周葉平,林雋姬,等.兩種抗生素對(duì)褶皺臂尾輪蟲種群增長(zhǎng)的影響 [J]. 復(fù)旦學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2008,47(3):347-353.

張 雄.藍(lán)藻和抗生素對(duì)萼花臂尾輪蟲種群生態(tài)學(xué)的影響研究 [D]. 武漢:中南民族大學(xué), 2012.

Li Y Y, Floate K D, Fields P G, et al. Review of treatment methods to removebacteria from Arthopods [J]. Symbiosis, 2014,62(1):1-15.

Werren J H, Loehlin D W. CuringInfections in(Parasitoid Wasp) [EB/OL]. Cold Spring Harbor Protocols, 2009(10):pdb.prot5312. doi:10.1101/pdb.prot5312.

Grenier S, Gomes S M, Pintureau B, et al. Use of tetracycline in larval diet to study the effect ofon host fecundity and clarify taxonomic status of Trichogramma species in cured bisexual lines [J]. Journal of Invertebrate Pathology, 2002,80(1): 13-21.

Konkou K, Pavlikaki H, Kilias G, et al. Influence of antibiotic treatment andcuring on sexual isolation amongcage populations [J]. Evolution, 2006,60(1):87-96.

蘇 奇,潘慧鵬,王少麗,等.三種抗生素對(duì)B型和Q型煙粉虱內(nèi)共生菌的去除效果比較研究 [J]. 應(yīng)用昆蟲學(xué)報(bào), 2012,49(1): 190-196.

US EPA. Methods for measuring the acute toxicity of effluents to freshwater and marine organisms [S]. Peltier WH, Weber CI ed. EPA/600/4-85/013. Washington DC: US Environ. Protec. Agency, 1985.

章宗涉,黃祥飛.淡水浮游生物的研究方法 [M]. 北京:科學(xué)出版社, 1991:410-411.

沃爾什.抗生素大全 [M]. 北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社, 1990.

毛芝娟,陳昌福.幾種抗生素對(duì)養(yǎng)殖池水浮游生物的影響 [J]. 水利漁業(yè), 1999,19(1):40-42.

楊曉凡,陸光華,劉建超,等.環(huán)境相關(guān)濃度下的藥物對(duì)大型蚤的多代慢性毒性 [J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2013,33(3):538-545.

儲(chǔ)昭霞,席貽龍,徐曉平,等.除草劑草甘膦對(duì)萼花臂尾輪蟲生活史特征的影響 [J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2005,16(6):1142-1145.

Huang L, Xi Y L, Zha C W. Effect of aldrin on life history characteristics of rotiferPallas [J]. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 2007,79(1):524-528.

趙清清,席貽龍,李志超,等.不同藻密度下Zn2+濃度對(duì)萼花臂尾輪蟲實(shí)驗(yàn)種群增長(zhǎng)參數(shù)的影響 [J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2015,35(12): 4026-4033.

Isidori M, Lavorgna M, Nardelli A, et al. Toxic and genotoxic evaluation of six antibiotics on non-target organisms [J]. Science of the Total Environment, 2005,346(1-3):87-98.

Gianluigi D D, Agostino M, Cinzia C, et al. Antibiotics of zootechnical use: Effects of acute high and low dose contamination onStraus [J]. Aquatic Toxicology, 1992,22(1):53-59.

Sarma S S S, Nandini S, Gama Flores J L. Effect of methyl parathion on the population growth of the Rotifer(O. F. Müller) under different algal food () densities [J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2001,48(2):190-195.

Gama-Flpres J L, Sarma S, Nandini S. Acute and chronic toxicity of the pesticide methyl parathion to the rptifer(Rotifera) at differentalgal () food densities [J]. Aquatic Ecology, 2004,38(1):27-36.

Peredo-álvarez M V, Sarma S S S, Nandini S. Combined effect of concentrations of algal foods) and salt (sodium chloride) on the population growth ofand(Rotifera) [J]. Revista de Biología Tropical, 2003,51(2):154-160.

Mangas-Ramírez E, Sarma S S S, Nandini S. Acute and chronic toxicity of ammonium chloride to the cladoceranLeydig in relation to algal food density [J]. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 2001,67(6): 834-840.

Mangas-Ramírez E, Sarma S S S, Nandini S. Combined effects of algal () density and ammonia concentration on the population dynamics ofand(Cladocera) [J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2002,51(3):216-222.

Ramírez-Pérez T, Sarma S S S, Nandini S. Effects of mercury on the life table demography of the rotiferPallas (Rotifera) [J]. Ecotoxicology, 2004,13(6):535-544.

Gentile J H, Gentile S M, Hairston Jr N G. The use of life tables for evaluating the chronic toxicity of pollutants to Mysidopsisbahia [J]. Hydrobiologia, 1982,93(1):179-187.

Rao T R, Sarma S S S. Demographic parameters ofMuller (Rotifera) exposed to sublethal DDT concentrations at low and high food levels [J]. Hydrobiologia, 1986,139(3):193-200.

Day K, Kaushik N K. An assessment of the chronic toxicity of the synthetic pyrethriod, fenvalerate, to, using life table [J]. Environmental Pollution, 1987,44(1):13-26.

Boyum K W, Brooks A S. The effect of selenium in water and food on Daphnia populations [J]. Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 1988,17(5):555-560.

Xi Y L, Hu H Y. Effect of thiophanate-methyl on the reproduction and survival of the refreshwater rotiferpallas [J]. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 2003,71(4):722-728.

Ferrando M D, Sancho E, Andreu-Moliner E. Chronic toxicity of fenitrothion to an algae (), a rotifer (), and the cladoceran () [J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 1996,35(2): 112-120.

Janssen C R, Persoone G, Snell T W. Cyst-based toxicity test Ⅷ. Short-chronic toxicity test with the freshwater rotifer[J]. Aquatic Toxicology, 1994,28(3/4):243-258.

徐曉平,席貽龍,儲(chǔ)昭霞,等.溴氰菊酯對(duì)萼花臂尾輪蟲實(shí)驗(yàn)種群動(dòng)態(tài)的影響 [J]. 動(dòng)物學(xué)報(bào), 2005,51(2):251-256.

石 娟,席貽龍,楊琳璐,等.不同藻密度下Cd2+濃度對(duì)萼花臂尾輪蟲生命表統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)的影響 [J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2010,21(6): 1614-1620.

陸正和,閻斌倫,楊家新.雙酚A對(duì)萼花臂尾輪蟲生殖的影響 [J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2013,33(10):1850-1855.

Serbus L R, Casper-Lindley, Landmann F. The genetics and cell biology of-host interactions [J]. Annual Review of Genetics, 2008,42(42):683-707.

Werren J H, Laura B, Clark M E.: master manipulators of invertebrate biology [J]. Nature Reviews Microbiology, 2008,6(10):741-751.

Hilgenboecker K, Hammerstein P, Schlattmann P, et al. How many species are infected with? - A statistical analysis of current data [J]. Fems Microbiology Letters, 2008,281(2):215- 220.

* 責(zé)任作者, 副教授, wenxinli1977@126.com

Effects of rifampicin on life table demography of Brachionus calyciflorus under different Scenedesmus obliquus densities

ZHAI Pan, WEN Xin-li*, CHEN Zhi-wen, ZHAO Zheng, LI Hai-yang, XI Yi-long

(Center of Cooperative Innovation for Recovery and Reconstruction of Degraded Ecosystem in Wanjiang City Belt, Provincial Key Laboratory of Biotic Environment and Ecological Safety in Anhui, College of Life Sciences, Anhui Normal University, Wuhu 241000, China)., 2016,36(6)：1886~1894

By means of life-table technique, the effects of rifampicin at 2.0, 4.0, 6.0, 8.0, and 10.0μg/mL on the population growth parameters ofunder threedensities (1.0×106, 2.0×106and 4.0×106cells/mL) were studied. The results showed that compared to the controls, rifampicin at all the test concentrations obviously promoted the proportion of sexual offspring under the algal density of 1.0×106cells/mL (<0.05). When algal density was 2.0×106cells/mL, rifampicin at 2.0, 4.0 and 10.0μg/mL increased the intrinsic rate of population increase (<0.05), and rifampicin at all the test concentrations also increased the proportion of sexual offspring. When algal density was 4.0×106cells/mL, rifampicin at all the test concentrations obviously promoted the intrinsic rate of population increase and the proportion of sexual offspring (<0.05). There were significant dose-effect relationships between rifampicin concentration and the life expectancy at hatching, the generation time, the average lifespan, and the average lifespan of the rotifers fed on the 1.0×106cells/mL of algae. When algae density was 2.0×106cells/mL, there were significant dose-effect relationships between the concentration of rifampicin and the proportion of sexual offspring. When algal density was 4.0×106cells/mL, there were significant dose-effect relationships between the rifampicin concentration and the generation time, the net reproductive rate, the intrinsic rate of population increase as well as the proportion of sexual offspring.

rifampicin；Scenedesmus obliquus density；Brachionus calyciflorus；life table demographic parameter

X503.225

A

1000-6923(2016)06-1886-09

翟 盼(1990-),女,安徽巢湖人,安徽師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院碩士研究生,研究方向?yàn)楦∮蝿?dòng)物生態(tài)學(xué)和生態(tài)毒理學(xué).

2015-11-12

國(guó)家自然科學(xué)基金(31470015);安徽省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(1208085QC59);重要生物資源的保護(hù)與利用研究安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室專項(xiàng)基金;安徽省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃專項(xiàng)基金