菲對秀麗隱桿線蟲、中桿屬和擬麗突屬線蟲毒性效應研究①

張言誠，石金禮，曾四滿，張 振，李偉明，李輝信，胡 鋒，徐 莉

(南京農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境科學學院，南京 210095)

菲對秀麗隱桿線蟲、中桿屬和擬麗突屬線蟲毒性效應研究①

張言誠，石金禮，曾四滿，張 振，李偉明，李輝信，胡 鋒，徐 莉*

(南京農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境科學學院，南京 210095)

采用悉生培養(yǎng)系統(tǒng)，研究不同濃度菲對秀麗隱桿線蟲、擬麗突屬與中桿屬線蟲的毒性效應，以及3種線蟲對菲的去除作用。結果表明：①隨著菲濃度的增加，3種線蟲存活率逐漸降低。秀麗隱桿線蟲在不添加菲的處理中，48 h內(nèi)出現(xiàn)繁殖，而在添加菲的處理中，即使在最低濃度5 mg/L下，繁殖現(xiàn)象也會消失。中桿屬與擬麗突屬線蟲由于世代時間較長，在本試驗周期內(nèi)均未出現(xiàn)繁殖現(xiàn)象。②暴露24 h時，比較不同濃度菲處理下線蟲的相對死亡率，得到3種線蟲的耐性依次為中桿屬線蟲≥秀麗隱桿線蟲≥擬麗突屬線蟲，且隨菲濃度的增加，秀麗隱桿線蟲耐性水平逐漸降低；暴露48 h時中桿屬線蟲耐性依舊高于擬麗突屬，而72 h時中桿屬與擬麗突屬線蟲的耐性趨于一致。③3種線蟲受菲脅迫后均失去頭部正常擺動能力，且秀麗隱桿線蟲與擬麗突屬線蟲體長隨菲濃度的增加而逐漸降低。④不同種類線蟲的添加均能促進菲的去除，不同線蟲之間無顯著差異。因此，菲會顯著抑制3種線蟲的存活率和生長發(fā)育，抑制秀麗隱桿線蟲的繁殖。線蟲的存活率受線蟲種類、暴露時間、菲濃度及其交互作用的影響顯著，其中中桿屬線蟲對菲的綜合耐性最強，3種線蟲均能促進溶液中菲的去除。

菲；秀麗隱桿線蟲；中桿屬；擬麗突屬；生物毒性

多環(huán)芳烴(polycyclic aromatic hydrocarbons，簡稱PAHs)，是指由兩個或兩個以上苯環(huán)以線狀、角狀或簇狀排列的稠環(huán)化合物[1]，是一類廣泛存在于環(huán)境中具有致癌、致畸、致突變性的持久性有機污染物。PAHs大多來源于物質(zhì)的不完全燃燒、汽車尾氣、化工廠排放等[2-4]。菲是典型的三環(huán)PAHs，其分布廣泛，甚至在我國西藏冰川中也有檢出[5]，此外，它具有較高的水溶性及生物可利用性，因此研究菲的生物毒性效應具有重要的科學意義[6]。

線蟲是土壤中數(shù)量最多、種類最豐富的多細胞動物，線蟲群落結構對不同土壤耕作方式、耕作年限等干擾具有重要的響應與指示意義[7-8]，也是土壤污染的重要指示生物[9-10]。目前研究最多的是秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegans)，它的基因組已經(jīng)完全被測定，由于其某些生化途徑與人類相似[11]，常被作為分子生物學與發(fā)育生物學研究的模式線蟲，也被用于評價污染物的毒性效應[12-14]。而目前，學者對于其他種類線蟲，特別是土著線蟲在污染條件下的毒性效應研究較少。

Bongers 和Bongers[15]將土著線蟲根據(jù)其不同的生活史對策劃分為5類，分別以cp(colonizerspersisters)-(1-5)來表示，隨著cp值的增加，線蟲的世代時間增加、繁殖率降低、對環(huán)境脅迫的耐受性降低，線蟲的生活史對策出現(xiàn)由r對策到K對策的轉變。Louati等[9]研究表明，土壤中添加PAHs后，Oncholaimus campylocercoides與Neochromadora peocilosoma兩種線蟲豐度明顯下降，而Spirinia parasitifera豐度增加成為優(yōu)勢種，可見不同土著線蟲對污染物的耐性不同。因此，本試驗通過構建悉生培養(yǎng)系統(tǒng)，以兩種常見土著線蟲，分別是cp值為1的中桿屬與cp值為2的擬麗突屬線蟲為受體，并以模式線蟲——秀麗隱桿線蟲作為比較，探究不同線蟲對不同濃度菲的毒性響應特征。

除PAHs對線蟲的毒性效應研究外，一些研究發(fā)現(xiàn)線蟲有助于環(huán)境中PAHs污染物的去除。井永蘋等[16]發(fā)現(xiàn)添加食細菌線蟲，可以強化土壤菲降解菌的數(shù)量和活性，從而促進土壤菲的去除。此外，研究表明線蟲可以影響土壤養(yǎng)分循環(huán)，促進植物生長，改變土壤微生物群落，間接強化對PAHs的去除[17]。然而對于線蟲能否直接參與PAHs的去除，還少有研究涉及。為此，本文還將探討不同食細菌線蟲對菲的去除效果。

1 材料與方法

1.1 試驗藥劑

PAHs：菲購自德國Fluka公司，純度≥97%。

溶液與培養(yǎng)基：線蟲培養(yǎng)基(NGM)：3 g NaCl，2.5 g蛋白胨，17 g瓊脂，25 ml 1 mol/L K2HPO4-KH2PO4緩沖液(pH 6.0)，975 ml蒸餾水，滅菌后加入分別抽濾除菌的1 ml膽固醇(5 mg/ml溶于乙醇)，1 ml MgSO4(1 mol/L)以及1 ml CaCl2(1 mol/L)。LB培養(yǎng)基：10.0 g蛋白胨，5.0 g酵母浸出物，5.0 g NaCl 加蒸餾水至1 L，調(diào)節(jié)pH至7.5后滅菌。K溶液(K-medium)：3 g NaCl，2.36 g KCL加蒸餾水至1 L，滅菌。M9緩沖液(M9-buffer)：6 g Na2HPO4，3 g KH2PO4，5 g NaCl，0.25 g MgSO4，加蒸餾水至1 L后滅菌。裂解液(bleaching mixture)：1 ml 0.45 mol/L NaOH，1 ml 2% NaClO，加7 ml無菌水，混勻?；瘜W藥劑均購自南京壽德試驗材料有限公司，均為分析純。

1.2 試驗動物

受試線蟲：秀麗隱桿線蟲，中桿屬、擬麗突屬線蟲。其中中桿屬與擬麗突屬兩種線蟲篩選自清潔土壤，經(jīng)純化除菌后進行世代培養(yǎng)，繁殖周期分別約為7 d與10 d，而壽命分別約為35 d與80 d。秀麗隱桿線蟲購自國際線蟲中心(CGC)，繁殖周期約為3.5 d，壽命約為30 d。這3種線蟲均在本實驗室完成多世代培養(yǎng)，線蟲世代過程中均未接觸過污染源。

1.3 試驗方法

1.3.1 線蟲同步化培養(yǎng) 3種線蟲均在在表面涂有Escherichia coli OP50(大腸桿菌)菌液的NGM線蟲培養(yǎng)基富集培養(yǎng)。20 ℃培養(yǎng)72 h后，用M9緩沖液將3種含大量孕期成蟲的線蟲沖洗至1.5 ml尖角離心管中，3 000 r/min離心3 min，若上層液體渾濁，則棄去上層液體，重新加入1 ml M9充分混勻并離心，直至上層液清澈，棄去上清液后，加入1 ml裂解液并不斷顛倒離心管10 min，使線蟲與裂解液充分接觸，成蟲蟲體裂開，卵分離出。隨后3 000 r/min離心1 min，棄去裂解液并重新加入1 ml M9緩沖液充分混勻后離心，棄去上層液，重復5次。將最后一次混勻后的線蟲放入20 ℃培養(yǎng)箱培養(yǎng)12 h，此時線蟲缺乏食物會進入Dauer幼蟲階段，且停止老化。隨后將線蟲接入NGM平板內(nèi)，在20 ℃生長36 h，獲得同步化線蟲。

1.3.2 毒性效應測試 將1.3.1中同步化后的線蟲進行毒性效應測試，選擇秀麗隱桿線蟲(C)、中桿屬線蟲(M)、擬麗突屬線蟲(A)，設計0、5、10、20、30 mg/L 5個菲濃度處理，每個處理4個重復。

構建悉生培養(yǎng)體系，控制細胞培養(yǎng)板內(nèi)為無菌環(huán)境，除添加線蟲與大腸桿菌外，不存在其他生物。于12孔細胞培養(yǎng)板中，每孔加入3 ml的K溶液，同齡成蟲20條，并添加10 μl OD值為0.1的大腸桿菌防止饑餓效應。將菲溶于丙酮，設置濃度為500、1 000、2 000、3 000 mg/L的菲儲存溶液，后吸取30 μl加至孔中，使孔中菲的最終濃度分別為5、10、20、30 mg/L，并各加15 μl丙酮助溶。同時設置不添加丙酮的對照組CK，和僅添加丙酮的0 mg/L處理，以明確丙酮對線蟲的毒性效應。在暴露0、24、48、72 h時記錄各孔線蟲存活數(shù)目，以對針尖刺激有反應為準，評價菲對線蟲致死效應。記錄20 s內(nèi)線蟲身體扭動頻率，計數(shù)時微微晃動培養(yǎng)板，以線蟲頭部回到最左(右)為一個扭動周期。在暴露72 h時記錄活體線蟲的體長，作為菲對線蟲亞致死效應。

1.3.3 線蟲對菲去除的影響 選取上述毒性效應測試中5、10、20、30 mg/L 4個菲濃度下不同線蟲培養(yǎng)72 h后的培養(yǎng)液，取1 ml與1 ml超聲后的甲醇充分混合，過0.22 μm濾膜后進高效液相色譜儀檢測菲含量變化。

液相色譜分析條件：Agilent-1200 高效液相色譜儀，Φ4.5mm×250 mm C18反向色譜柱(Waters PAH專用柱)，柱溫30 ℃，檢測波長254 nm，流速1 ml/min，流動相為甲醇，樣品進樣量為10 μl。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本研究試驗數(shù)據(jù)均采用Microsoft Excel 2003 和SPSS 20.0軟件進行統(tǒng)計分析，結果表示為平均值±標準差，采用單因子方差分析法進行統(tǒng)計處理(one-way ANOVA)，Duncan 檢驗P＜0.05表示差異顯著；采用Pearson相關性分析線蟲存活數(shù)與菲濃度的相關性(P ＜ 0.05)；采用多因素方差分析線蟲種類、暴露時間、菲濃度以及它們的交互作用對線蟲存活率的影響；運用Origin軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同濃度菲對線蟲存活率的影響

由表1可看出，秀麗隱桿線蟲在不添加菲的處理中，48 h內(nèi)出現(xiàn)繁殖，而在添加菲處理后，即使在最低試驗濃度下(5 mg/L)，繁殖現(xiàn)象消失，說明菲能夠顯著抑制秀麗隱桿線蟲的繁殖。而中桿屬與擬麗突屬線蟲在試驗周期內(nèi)未見繁殖現(xiàn)象，這與它們的世代時間在7 ～ 10 d有關。

菲處理24 h與48 h后，在0 mg/L處理中，中桿屬線蟲存活率顯著低于擬麗突屬，而菲脅迫后，中桿屬線蟲存活率顯著高于擬麗突屬(P＜0.05)，說明在暴露24 h與48 h后，中桿屬線蟲對菲的耐性更強；暴露72 h后，中桿屬與擬麗突屬線蟲存活率趨于一致。

表1 不同暴露時間與菲濃度處理下3種線蟲的存活率(%)Table 1 Survival rates of three nematodes under different phenanthrene treatments at different exposure time (%)

由于秀麗隱桿線蟲在24 h后48 h內(nèi)出現(xiàn)繁殖，為了便于比較，本文計算了不同線蟲在處理24 h時的相對死亡率來表征不同線蟲對菲的耐性，如圖1所示。結果顯示，當菲濃度為5 mg/L與10 mg/L 時，3種線蟲對菲的耐性依次為M≈C＞A；當菲濃度為20 mg/L時，為M＞C＞A；當菲濃度為30 mg/L時，為M＞C≈A?？梢姡┞陡鳚舛确铺幚硐?4 h后，中桿屬線蟲對菲的耐性最強，擬麗突屬線蟲對菲的耐性最弱，且秀麗隱桿線蟲對菲的耐性水平隨菲濃度的增加明顯降低。

由表2可知，經(jīng)過多因素方差分析，得到線蟲的存活率與暴露時間、菲濃度以及線蟲種類均在P＜0.01水平具有顯著的相關性，且不同因素對線蟲存活率均在P＜0.01水平具有顯著的交互作用。

2.2 不同濃度菲對線蟲體長和行為的影響

由圖2可知，在CK與0 mg/L兩個未添加菲的處理中，每種線蟲的體長均未出現(xiàn)顯著性差異，說明添加丙酮對3種線蟲體長發(fā)育沒有影響。

當菲濃度達到5 mg/L后，秀麗隱桿線蟲、中桿屬線蟲、擬麗突屬線蟲體長分別降低20.9%、15.2%與11.8%。除中桿屬線蟲體長在20 mg/L菲處理時高于10 mg/L菲處理外，其余兩種線蟲體長均隨著菲濃度的增加而逐漸降低。將線蟲體長與菲濃度進行相關性分析可知，秀麗隱桿線蟲與擬麗突屬線蟲體長隨菲濃度的增加而逐漸降低(P＜0.01)，中桿屬線蟲體長與菲濃度無顯著相關性(P＞0.05)。

圖1 處理24 h時不同菲濃度下線蟲的相對死亡率Fig. 1 Relative mortalities of nematodes under different phenanthrene treatments after 24 h exposure

表2 線蟲種類、暴露時間、菲濃度以及其交互作用對線蟲存活率的影響Table 2 Influences of nematode species, exposure time, phenanthrene concentrations and their interactions on survival rates of nematodes

此外，3種線蟲在未添加菲的處理中，直到處理72 h時都保持身體正常扭動，在添加菲的處理中，從24 h開始，絕大多數(shù)存活線蟲只有頭部微微顫動或身體間歇性彎曲，失去標準的扭動能力，說明菲的添加可顯著抑制線蟲的身體扭動行為。

圖2 處理72 h時菲對3種線蟲體長的影響Fig. 2 Body lengths of three nematodes under different phenanthrene treatments after 72h exposure

2.3 不同線蟲對菲濃度的影響

菲處理72 h后，CK處理中菲濃度略有降低，說明菲存在自然降解的過程。添加3種線蟲的處理中，菲的濃度均低于對照組CK，說明食細菌線蟲的添加能顯著降低溶液中菲含量，且3種線蟲對菲的去除效果無顯著差異(圖3)。經(jīng)相關性分析，得到3種線蟲存活率與其對菲的去除作用均無顯著相關性(P＞0.05)。圖3還顯示，線蟲種類、菲處理濃度以及其交互作用對菲的去除率均無顯著影響(P＞0.05)。

3 討論

本研究結果發(fā)現(xiàn)，隨著菲濃度的增加，3種線蟲存活率均逐漸降低，具有明顯的濃度相關性。Daresta等[18]研究發(fā)現(xiàn)，秀麗隱桿線蟲存活率隨PAHs混合污染濃度的增加而下降，與本試驗研究結果一致；Sese等[12]研究發(fā)現(xiàn)，當添加菲濃度為8 mg/L時，秀麗隱桿線蟲繁殖現(xiàn)象基本消失，本試驗也發(fā)現(xiàn)最低菲脅迫濃度5 mg/L時可完全阻止秀麗隱桿線蟲的繁殖行為，與前人研究結果相近；同時，王贏利等[19]研究發(fā)現(xiàn)，高濃度十溴聯(lián)苯(30 mg/kg)會顯著抑制秀麗隱桿線蟲的繁殖和生殖能力，并發(fā)現(xiàn)了線蟲生殖部位的細胞凋亡現(xiàn)象，而本研究中菲對秀麗隱桿線蟲的繁殖抑制也可能是線蟲生殖部位的細胞受到破壞。

圖3 處理72 h時不同線蟲體系下菲的濃度變化Fig. 3 Phenanthrene concentrations under different nematode treatments after 72h exposure

本研究中除中桿屬線蟲外，秀麗隱桿線蟲與擬麗突屬線蟲體長均與菲濃度顯著相關。田慧敏等[20]的研究也發(fā)現(xiàn)，隨著苯并[a]芘(Benzo(a)pyrene，BaP)濃度的增加，秀麗隱桿線蟲蟲體發(fā)育遲緩數(shù)越多，發(fā)育遲緩程度也越嚴重；另外，利用線蟲運動軌跡研究，發(fā)現(xiàn)BaP能夠顯著抑制秀麗隱桿線蟲的正常行為。本試驗也發(fā)現(xiàn)菲脅迫下3種線蟲的正常頭部扭動受到顯著抑制，這可能與菲具有體外神經(jīng)毒性[21]，能夠導致神經(jīng)元與肌肉細胞不能正常結合有關[22]。

3種線蟲對菲的耐性受到暴露時間、菲濃度以及它們交互作用的顯著影響。研究結果發(fā)現(xiàn)中桿屬線蟲的耐性顯著高于與擬麗突屬線蟲，兩者在處理72 h時耐性趨于一致，這與擬麗突屬線蟲的cp值為2，而中桿屬線蟲cp值為1有關，因為高cp值的線蟲，在生活史對策上趨向于K對策，即繁殖世代長、繁殖率低、對環(huán)境脅迫更加敏感[23-24]。為去除秀麗隱桿線蟲在48 h內(nèi)繁殖的影響，對比處理24 h時各濃度菲脅迫下3種線蟲的相對死亡率可知，中桿屬線蟲對菲的耐性最強，擬麗突屬線蟲最差，也是與中桿屬線蟲cp值較低，抗脅迫性較高有關。秀麗隱桿線蟲對菲的耐性在低濃度菲(5、10 mg/L)脅迫下，與中桿屬線蟲相當，在高濃度菲(30 mg/L)處理下，與擬麗突屬線蟲一致，說明秀麗隱桿線蟲的耐性對菲濃度的變化最為敏感。因此利用秀麗隱桿線蟲作為土壤健康指示生物，評價土壤PAHs污染狀況具有明顯的應用優(yōu)勢[12,18]。

Zhou等[25-27]發(fā)現(xiàn)土壤中包括線蟲在內(nèi)的一些小型動物群，對土壤中有機污染物有一定的吸收與富集作用，能促進土壤中有機污染物的去除。食細菌線蟲也被發(fā)現(xiàn)有促進PAHs消減的作用，但多是有關間接機制的報道，比如促進土壤微生物活性，促進植物生長，從而促進修復。本試驗采用悉生培養(yǎng)系統(tǒng)，利用水溶液培養(yǎng)，將線蟲與菲直接接觸，且排除菲降解菌等因素的干擾，結果顯示，各個菲濃度處理下，3種線蟲的存在均可顯著促進溶液中菲含量的降低，說明線蟲可能存在對菲的直接去除作用。其中機制可能是線蟲容易吸收積累菲于體內(nèi)，降低了溶液中菲的濃度[28]；也可能是線蟲可以分泌某些降解酶類，從而代謝菲，使其含量降低[29]。不同線蟲對菲的去除效果與線蟲種類、菲處理濃度以及其間的交互作用均無顯著相關性，且與3種線蟲存活率無顯著相關性。而線蟲對污染物的去除究竟是線蟲活體(殘體)對菲的吸收積累，還是線蟲自身及其分泌物對菲的代謝，其具體途徑與效果，還需要進一步研究。

4 結論

菲會顯著抑制秀麗隱桿線蟲、中桿屬線蟲與擬麗突屬線蟲的存活率和生長發(fā)育，并抑制秀麗隱桿線蟲的繁殖。線蟲的存活率受線蟲種類、暴露時間、菲濃度及其交互作用的影響顯著，其中中桿屬線蟲對菲的綜合耐性最強，秀麗隱桿線蟲的耐性對菲濃度的變化最為敏感。3種線蟲均能不同程度地降低溶液中菲的濃度。

[1] 王連生. 有機污染物化學[M]. 北京： 高等教育出版社,2004

[2] Amodio M, Caselli M, de Gennaro G, et al. Particulate PAHs in two urban areas of southern Italy： Impact of the sources, meteorological and background conditions on air quality[J]. Environment Research, 2009, 109(7)： 812-820

[3] Amodio M, Andriani E, Caselli M, et al. Characterization of particulate matter in the Apulia Region (south of Italy)：Features and critical episodes[J]. Journal of Atmospheric Chemistry, 2010, 63(3)： 203-220

[4] Augusto S, Maguas C, Matos J, et al. Lichens as an integrating tool for monitoring PAH atmospheric deposition： A comparison with soil, air and pine needles[J].Environmental Pollutant, 2010, 158(2)： 483-489

[5] Li Q L, Wang N L,Wu X B, et al. Source and distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons of different glaciers over the Tibetan Plateau[J]. Science China-Earth Sciences,2011, 54(8)： 1189-1198

[6] Gottfried A, Singhal N, Elliot R, et al. The role of salicylate and biosurfactant in inducing phenanthrene degradation in batch soil slurries[J]. Applied Microbiology and Biotechnology, 2010, 86(5)： 1563-1571

[7] 毛妙, 王磊, 席運官, 等. 有機種植業(yè)土壤線蟲群落特征的調(diào)查研究[J]. 土壤, 2016, 48(3)： 492-502

[8] 王明偉, 劉雨迪, 陳小云, 等. 旱地紅壤線蟲群落對不同耕作年限的響應及指示意義[J]. 土壤學報, 2016, 53(2)：510-522

[9] Louati H, Ben Said O, Soltani A, et al. Responses of a free-living benthic marine nematode community to bioremediation of PAH mixture[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2015, 22(20)： 15307-15318

[10] Moreno M, Vezzulli L, Marin V, et al. The use of meiofauna diversity as an indicator of pollution in harbours[J]. Ices Journal of Marine Science, 2008, 65(8)：1428-1435

[11] Tejeda-Benitez L, Olivero-Verbel J. Caenorhabditis elegans, a biological model for research in toxicology[J].Reviews of Environmental Contamination and Toxicology,2016, 237： 1-35

[12] Sese B T, Grant A R, Reid B J. Toxicity of polycyclic aromatic hydrocarbons to the nematode Caenorhabditis elegans[J]. Journal of Toxicology and Environmental Health-Part A-Current Issues, 2009, 72(19)： 1168-1180

[13] Swain S, Wren J F, Sturzenbaum S R, et al. Linking toxicant physiological mode of action with induced gene expression changes in Caenorhabditis elegans[J]. BMC System Biology, 2010, 4： 32

[14] Nelson G A, Jones T A, Chesnut A, et al. Radiationinduced gene expression in the nematode Caenorhabditis elegans[J]. Journal of Radiation Research, 2002, 43：S199-S203

[15] Bongers T, Bongers M. Functional diversity of nematodes[J]. Applied Soil Ecology, 1998, 10(3)： 239-251

[16] 井永蘋, 趙莉, 陳小云, 等. 土壤食細菌線蟲對菲降解的影響[J]. 土壤, 2010, 42(3)： 372-377

[17] 陳小云, 劉滿強, 胡鋒, 等. 根際微型土壤動物-原生動物和線蟲的生態(tài)功能[J]. 生態(tài)學報, 2007, 27(8)：3132-3143

[18] Daresta B E, Liuzzi V C, de Gennaro G, et al. Evaluation of the toxicity of PAH mixtures and organic extract from apulian particulate matter by the model system “Caenorhabditis elegans”[J]. Fresenius Environmental Bulletin,2010, 19(9B)： 2002-2005

[19] 王贏利, 陳建松, 陽宇翔, 等. 十溴聯(lián)苯醚對秀麗隱桿線蟲毒性研究[J]. 土壤學報, 2015, 52(5)： 1116-1123

[20] 田慧敏. 苯并(a)芘對線蟲發(fā)育和行為的影響及其分子機制[D]. 福建廈門： 廈門大學, 2008

[21] Iyer P, Martin J E, Irvin T R. Role of biotransformation in the in vitro preimplantation embryotoxicity of Naphthalene[J]. Toxicology, 1991, 66(3)： 257-270

[22] Loria P M, Hodgkin J, Hobert O. A conserved postsynaptic transmembrane protein affecting neuromuscular signaling in Caenorhabditis elegans[J]. Journal of Neuroscience,2004, 24(9)： 2191-2201

[23] Bongers T. The Maturity index, the evolution of nematode life history life history traits, adaptive radiation and cp-scaling[J]. Plant and Soil, 1998, 212(1)： 13-22

[24] 閆小梅, 虞麗, 李根, 等. 兩種土著食細菌線蟲對五種細菌的取食偏好及相關機制[J]. 土壤, 2016, 48(1)： 82-87

[25] Zhou J H, Li X C, Jiang Y, et al. Combined effects of bacterial-feeding nematodes and prometryne on the soil microbial activity[J]. Journal of Hazardous Materials, 2011,192(3)： 1243-1249

[26] Zhou J H, Sun X W, Jiao J G, et al. Dynamic changes of bacterial community under the influence of bacterialfeeding nematodes grazing in prometryne contaminated soil[J]. Applied Soil Ecology, 2013, 64： 70-76

[27] Zhou J H, Hu F, Jiao J G, et al. Effects of bacterial-feeding nematodes and prometryne-degrading bacteria on the dissipation of prometryne in contaminated soil[J]. Journal of Soils and Sediments, 2012, 12(4)： 576-585

[28] 丁哲利, 朱駿杰, 趙和平, 等. 珍珠巖對蚯蚓同步處理污泥-狐尾藻的研究[J]. 環(huán)境科學學報, 2014, 34(5)：1256-1261

[29] Kojima K, Kamijyo A, Masumori M, et al. Cellulase activities of pine-wood nematode isolates with different virulences[J]. Journal of the Japanese Forestry Society,1994, 76： 258-262

Toxic Effects of Phenanthrene on Caenorhabditis elegans,Mesorhabditis sp. and Acrobeloides sp.

ZHANG Yancheng, SHI Jinli, ZENG Siman, ZHANG Zhen, LI Weiming, LI Huixin, HU Feng, XU Li*
(College of Resources and Environmental Sciences, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

A gnotobiotic microcosm experiment was conducted to study the toxic effects of phenanthrene (PHE) on three nematodes—Caenorhabditis elegans, Mesorhabditis sp. and Acrobeloides sp., also the possibility of PHE depletion by the nematodes were examined. The results showed that the survival rates of these three nematodes decreased gradually with PHE concentration increased. Without PHE exposure, Caenorhabditis elegans could reproduce within 48 hours and 5 mg/L PHE could inhibit the reproduction of Caenorhabditis elegans. While no reproductive patterns was observed with the Mesorhabditis sp. and Acrobeloides sp. due to their longer generation time. After comparing the relative mortality at 24h exposure, the tolerance order of those nematode was Mesorhabditis sp. ≥Caenorhabditis elegans≥Acrobeloides sp., and the tolerance of Caenorhabditis elegans reduced gradually with the increased PHE concentration. After 48h exposure, Mesorhabditis sp. still had a higher tolerance than Acrobeloides sp., while after 72h exposure, both of them showed similar tolerance to PHE. All nematodes lost the head swing ability after PHE exposure, and the body length of Caenorhabditis elegans and Acrobeloides sp. reduced gradually with the increase of PHE concentration. All nematodes could help to facilitate the depletion of PHE, and no significant difference was found among three nematodes. In conclusion, PHE could restrain the survival, growth and activity of these nematodes, and inhibit the reproduction of the Caenorhabditis elegans. The survival rates of the nematodes were significantly influenced by nematode species, exposure time, PHE concentrations and their interactions. Mesorhabditis sp. showed the highest resistance to PHE pollution. All the three nematodes could contribute to the depletion of phenanthrene in solution.

Phenanthrene; Caenorhabditis elegans; Mesorhabditis sp.; Acrobeloides sp.; Biological toxicity

X171.5

A

10.13758/j.cnki.tr.2017.05.012

國家自然科學基金項目(41371469，41101292)，公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項項目(201503121)，江蘇省有機固體廢棄物資源化協(xié)同創(chuàng)新中心和江蘇省優(yōu)勢學科項目資助。

* 通訊作者(xuli602@njau.edu.cn)

張言誠(1990—)，男，江蘇南京人，碩士研究生，主要從事PAHs污染土壤生態(tài)修復方面的研究。E-mail： 2013103032@njau.edu.cn