阿布都熱合曼·吐爾遜，鄭 雅，王玉鳳*

(1.華中師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/遺傳調(diào)控與整合生物學(xué)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430079;2.新疆喀什師范學(xué)院生命與環(huán)境科學(xué)系，新疆 喀什 844000)

甲醛 (Formaldehyde)是一種重要的化工原料和有機(jī)溶劑，無(wú)色，有強(qiáng)烈刺激性氣味，易溶于水。甲醛的用途非常廣泛，10%的甲醛 (福爾馬林)能使蛋白凝固，具有殺菌和防腐作用，常用來保存動(dòng)物標(biāo)本。甲醛也被廣泛使用在現(xiàn)代生活中，隨著人民生活水平的提高，人們?cè)絹碓街匾暭揖友b修，但各種建筑材料、裝飾材料、裝飾物品、家具等材料之中都會(huì)含有甲醛，一些生活用品，如香水、噴發(fā)水、空氣清新劑中也可能含有甲醛。甲醛對(duì)動(dòng)物和人體健康的危害已引起了人們的高度關(guān)注。已有研究表明，甲醛染毒能使孕期小鼠胚胎的吸收和死亡率顯著增加，并導(dǎo)致胎鼠畸形發(fā)生率顯著增加 (李解生等，2009)，DNA－蛋白質(zhì)交聯(lián)系數(shù)顯著升高 (程文文等，2010)。甲醛可導(dǎo)致大鼠生長(zhǎng)遲緩，學(xué)習(xí)記憶能力下降(廖雙等，2010)。甲醛吸入后可引起人體疲勞、頭暈、頭痛，睡眠障礙，記憶困難、反應(yīng)變慢等神經(jīng)系統(tǒng)損害的癥狀 (Kilburn，2000)，已被世界衛(wèi)生組織確定為致癌物之一，會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生致癌作用、致突變作用 (IARC，2004)。

利用果蠅實(shí)驗(yàn)檢測(cè)環(huán)境物質(zhì)的遺傳和生物效應(yīng)是一項(xiàng)簡(jiǎn)易快速的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，張建民等 (2005)研究表明，甲醛使得果蠅子代數(shù)量明顯減少，畸形率增加，幼蟲體內(nèi)可溶性糖含量均下降。而且，還會(huì)導(dǎo)致體細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)和核酸含量降低，細(xì)胞還出現(xiàn)了不同數(shù)量的微核 (張建民等，2006)。為探討甲醛對(duì)果蠅幼蟲生長(zhǎng)、發(fā)育速度及蛹期變態(tài)發(fā)育和繁殖力的影響，本研究通過在培養(yǎng)基中添加不同濃度的甲醛，系統(tǒng)研究了甲醛對(duì)果蠅各生活階段發(fā)育及繁殖能力的影響，以期為甲醛對(duì)動(dòng)物及人類健康的危害機(jī)理研究以及建立以果蠅作為檢測(cè)環(huán)境污染及毒理研究的模式生物提供基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

采自武漢的野生型黑腹果蠅Drosophila melanogaster由湖北大學(xué)曾慶韜教授實(shí)驗(yàn)室友好贈(zèng)送，在25℃下飼養(yǎng)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 含甲醛培養(yǎng)基的配制

在正常培養(yǎng)基 (30 mL水，6 g紅糖，0.6 g瓊脂粉，6 g玉米粉，0.6 g干酵母菌粉，0.8 mL酵母菌液，0.4 mL丙酸)中分別加入甲醛 (上海試一化學(xué)試劑有限公司，分析純，37%水溶液)至終濃度分別為0.25%、0.50%。

1.2.2 甲醛對(duì)果蠅生長(zhǎng)發(fā)育的影響

收集羽化后8 h的果蠅，在正常培養(yǎng)基中生長(zhǎng)至3日齡時(shí)，分別轉(zhuǎn)入含0.25%和0.50%的甲醛培養(yǎng)基中，用未加甲醛的正常培養(yǎng)基做對(duì)照，每管5對(duì)，產(chǎn)卵24 h后，將成蠅去除。孵化后3 d(3齡幼蟲時(shí))，每組取10頭幼蟲稱重，檢測(cè)甲醛對(duì)果蠅幼蟲生長(zhǎng)的影響。同時(shí)觀察記錄各組化蛹時(shí)間、羽化時(shí)間，研究甲醛對(duì)果蠅發(fā)育速度的影響。取羽化后的果蠅，雌、雄分開，飼養(yǎng)3 d后，10頭一組用CO2麻醉后，在電子天平上 (上海天平儀器廠，JA2003)稱重。

1.2.3 甲醛對(duì)果蠅繁殖力的影響

取1日齡的雌、雄果蠅，分別放入不同濃度甲醛培養(yǎng)基中培養(yǎng)，5 d后，分別從每管中取30♂，50♀果蠅為一組置于錐形瓶中，用產(chǎn)卵收集盤適應(yīng)2 h后，換新鮮的收集盤，在相同時(shí)間段收集8 h內(nèi)產(chǎn)的卵，統(tǒng)計(jì)產(chǎn)卵量。

1.2.4 數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤 (X±SE)表示，采用SPSS軟件進(jìn)行差異顯著性分析，以t檢驗(yàn)判定進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 甲醛對(duì)果蠅幼蟲和成蟲體重的影響

為研究甲醛對(duì)果蠅生長(zhǎng)的影響，在對(duì)照組(未添加甲醛的正常飼料組)果蠅發(fā)育至3齡幼蟲時(shí) (即幼蟲孵化后的第3天)，每組取10頭幼蟲一起稱重。結(jié)果表明，兩種含甲醛培養(yǎng)基中的幼蟲體重均極顯著地低于對(duì)照組 (P＜0.01)。正常對(duì)照組10頭3齡幼蟲體重為12.67±0.33 mg，而培養(yǎng)基中添加了0.25%甲醛的幼蟲體重僅為8.33±0.33 mg。隨著培養(yǎng)基中甲醛含量的提高，果蠅幼蟲的生長(zhǎng)逐漸減慢。當(dāng)培養(yǎng)基中甲醛含量提高到0.50%時(shí)，同樣的生長(zhǎng)時(shí)間后，10頭幼蟲體重僅為5.33±0.33 mg(表1)，也極顯著地低于添加了0.25%甲醛組 (P＜0.01)。

表1 甲醛對(duì)果蠅幼蟲和成蟲體重的影響Table 1 The effect of formaldehyde in the medium on growth of D.melanogaster

甲醛對(duì)果蠅成體體重的影響見表1。與對(duì)照組相比，甲醛濃度為0.25%的實(shí)驗(yàn)組雌果蠅的體重與對(duì)照組相比差異不顯著 (P＞0.05)，而飼料中添加0.50%甲醛極則顯著降低了雌性果蠅的體重(P＜0.01)。與0.25%實(shí)驗(yàn)組相比，0.5%實(shí)驗(yàn)組的雌性成蠅體重顯著降低 (P＜0.05)。對(duì)于雄性果蠅來說，只有濃度為0.5%的實(shí)驗(yàn)組體重與對(duì)照組相比顯著降低 (P＜0.05)，其它的差異均不顯著。

2.2 甲醛對(duì)果蠅化蛹時(shí)間和羽化時(shí)間的影響

為了檢測(cè)甲醛對(duì)果蠅幼蟲發(fā)育速度的影響，觀察了各組從產(chǎn)卵 (受精)到化蛹的發(fā)育歷期以及從產(chǎn)卵到羽化的發(fā)育歷期。結(jié)果表明，對(duì)照組中，從產(chǎn)卵到化蛹之間的發(fā)育歷期平均為6.33 d，而飼料中添加0.25%的甲醛后，該發(fā)育歷期延長(zhǎng)為11.00±0.58 d，二者之間差異達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)。飼料中添加0.50%的甲醛也使得果蠅化蛹時(shí)間進(jìn)一步滯后，從產(chǎn)卵到化蛹之間的發(fā)育歷期極顯著長(zhǎng)于對(duì)照組 (P＜0.01)，與0.25%的實(shí)驗(yàn)組相比，差異也達(dá)到顯著水平 (P＜0.05)(表2)。

飼料中添加甲醛也導(dǎo)致果蠅的羽化時(shí)間延遲。與對(duì)照組相比，添加了0.25%和0.5%甲醛的實(shí)驗(yàn)組果蠅從產(chǎn)卵到羽化之間的發(fā)育歷期均極顯著長(zhǎng)于對(duì)照組 (P＜0.01)，但甲醛濃度0.5%的實(shí)驗(yàn)組與濃度0.25%的實(shí)驗(yàn)組相比，差異不顯著 (P＞0.05)(表2)。

表2 甲醛對(duì)果蠅化蛹時(shí)間和羽化時(shí)間的影響Table 2 Effect of formaldehyde in diet on developmental time from embryo to pupation，from embryo to eclosion and during metamorphosis in pupae

由表2還可以看出，從化蛹到羽化之間的蛹期發(fā)育歷期在各實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組之間的差異并不顯著 (P＞0.05)(表2)，表明羽化時(shí)間滯后主要是由于前期幼蟲發(fā)育時(shí)間延長(zhǎng)而造成的，只要順利化蛹，蛹期發(fā)育歷期與甲醛添加沒有顯著相關(guān)性。

2.3 甲醛對(duì)果蠅繁殖力的影響

將果蠅放在含甲醛的培養(yǎng)基中飼喂5 d后，再檢測(cè)其產(chǎn)卵和孵化情況。結(jié)果顯示 (見表3)，與對(duì)照組相比含甲醛的實(shí)驗(yàn)組果蠅的產(chǎn)卵量均有下降，差異達(dá)到極顯著水平 (P＜0.01)。與甲醛濃度0.25%的實(shí)驗(yàn)組相比，甲醛濃度為0.5%的實(shí)驗(yàn)組的產(chǎn)卵量也極顯著降低 (P＜0.01)。

表3 甲醛對(duì)果蠅產(chǎn)卵量的影響Table 3 Effect of formaldehyde in diet on the spawning of D.melanogaster

3 結(jié)論與討論

有關(guān)甲醛對(duì)動(dòng)物的生殖、神經(jīng)、免疫等方面的毒性研究已有較多報(bào)道 (王春華等，2009;廖雙等，2010;梁瑞峰等，2007)，但甲醛對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)影響的研究還不多。本研究表明，飼喂含有甲醛的食物顯著抑制了果蠅幼蟲和成蟲的生長(zhǎng)，經(jīng)過相同的發(fā)育時(shí)間之后，幼蟲體重比對(duì)照組顯著下降，相同日齡的成蠅體重也較對(duì)照組顯著降低(表1)，這一結(jié)果與廖雙等 (2010)的研究結(jié)果一致。他們對(duì)大鼠的研究發(fā)現(xiàn)，甲醛吸入導(dǎo)致新生、幼年和成年組等不同發(fā)育階段的大鼠較同齡對(duì)照組均出現(xiàn)體重增長(zhǎng)落后 (P＜0.05)的現(xiàn)象。王春華等 (2009)等的研究表明，隨著吸入的甲醛劑量的增加，小鼠睪丸組織中S期細(xì)胞百分?jǐn)?shù)逐漸增加，G0/G1和G2+M期的細(xì)胞百分?jǐn)?shù)逐漸減少，且細(xì)胞的凋亡率顯著增加，說明甲醛可影響細(xì)胞的生長(zhǎng)和存活，這可能也是引起動(dòng)物生長(zhǎng)遲緩的原因之一。

正常條件下，果蠅受精卵 (胚胎)產(chǎn)下后，經(jīng)6 d左右即可化蛹，然而飼喂了含0.25%甲醛的飼料后，這個(gè)時(shí)間段延長(zhǎng)至11 d，隨著飼料中添加的甲醛濃度的增高，這一時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)，說明甲醛可顯著延緩動(dòng)物的發(fā)育速度，且這種影響呈劑量效應(yīng)關(guān)系的趨勢(shì)。同時(shí)，這一結(jié)果也進(jìn)一步說明甲醛可對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)產(chǎn)生顯著的負(fù)面影響。雖然經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的幼蟲期之后，部分幼蟲已經(jīng)死亡 (肉眼可見，未統(tǒng)計(jì))，但仍然有一部分幼蟲可以成功化蛹，最后羽化為成蟲，這可能是這些積累了足量的激素等滿足化蛹的其它生理生化因子。由于處于蛹期的果蠅不需要攝取食物，因此蛹期變態(tài)發(fā)育的時(shí)間在對(duì)照組和各實(shí)驗(yàn)組之間沒有顯著差異。

李解生等 (2009)發(fā)現(xiàn)，甲醛染毒可引起孕期小鼠胚胎的死亡率顯著增加。張建民等 (2005)的研究也發(fā)現(xiàn)，甲醛導(dǎo)致果蠅子代數(shù)量明顯減少，說明甲醛對(duì)動(dòng)物的繁殖產(chǎn)生嚴(yán)重影響。本研究通過將成蠅在含甲醛的培養(yǎng)基中飼喂5 d后，再觀察其產(chǎn)卵情況，結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組相同數(shù)量果蠅在相同時(shí)間段內(nèi)的產(chǎn)卵量極顯著低于對(duì)照組 (表3)，而且也呈現(xiàn)劑量效應(yīng)關(guān)系的趨勢(shì)，說明減少產(chǎn)卵量可能是甲醛導(dǎo)致果蠅子代數(shù)量減少的原因之一。

在一些飼料研究工作中，經(jīng)常會(huì)在研制的飼料中添加一定量的甲醛作為防腐劑 (周敏，2006)。然而由本研究可以看出，食用含甲醛的食物后會(huì)對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖等都產(chǎn)生嚴(yán)重的毒副作用，因此在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的一些飼養(yǎng)動(dòng)物不明死亡現(xiàn)象可能與此有關(guān)，應(yīng)當(dāng)引起研究者的注意。目前甲醛仍然廣泛應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ钪?，包括一些防腐劑中，因此也要引起人們的高度重視，盡量避免食用含防腐劑的食品。

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