梁冬霞，李銀詩，李爍宇，龔茂健，錢久李，黎華壽

(1 廣東省生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣東省現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)與循環(huán)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心/農(nóng)業(yè)部熱帶農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室/華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院, 廣東 廣州 510642； 2 廣東工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 廣東 廣州 510520)

福壽螺Pomacea canaliculata為原產(chǎn)于南美洲亞馬遜河流域的一種大型淡水螺類，是隸屬腹足綱Gastropoda瓶螺科Ampullariidae福壽螺屬Pomacea的軟體動(dòng)物[1]。福壽螺生態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)，繁殖迅速，是一種耐污性強(qiáng)、分布廣泛的入侵物種，直接危害農(nóng)作物并嚴(yán)重威脅本地物種，影響濕地生物多樣性，被列為我國重大危險(xiǎn)性農(nóng)業(yè)外來入侵生物之一，也是危害東南亞濕地河網(wǎng)地區(qū)農(nóng)業(yè)的一種主要有害生物，對(duì)我國水稻等作物生產(chǎn)造成了嚴(yán)重威脅[2]。福壽螺還是后圓線蟲、卷棘口吸蟲Echinostoma revolutum和廣州管圓線蟲Angiostrongylus cantonensis的中間宿主和其他病菌、寄生蟲的載體，對(duì)人體健康構(gòu)成危害。因此，加強(qiáng)福壽螺入侵機(jī)制和有效防控技術(shù)的研究，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)安全和人體健康，是業(yè)界和社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)課題。

草甘膦(Glyphosate)是孟山都公司在20世紀(jì)70年代初研發(fā)成功并問世的一種內(nèi)吸傳導(dǎo)型廣譜滅生性有機(jī)磷類除草劑[3-4]；當(dāng)前全球范圍內(nèi)草甘膦用于大田作物的數(shù)量增加了約100倍[5]，而導(dǎo)致草甘膦的生產(chǎn)和使用不斷增加的一個(gè)重要原因是抗草甘膦除草劑的轉(zhuǎn)基因作物及其種植面積不斷增加[6]。草甘膦使用量的不斷增加，對(duì)動(dòng)植物、土壤、水體等都造成了不同程度的污染及影響。此外，草甘膦的不同配方對(duì)許多水生生物均有劇毒[7-9]。Sánchez等[10]研究發(fā)現(xiàn)，暴露在草甘膦配方下96 h后，草甘膦轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(RT)能夠抑制多齒跳甲Jenynsia multidentata大腦和肌肉中的乙酰膽堿酶。廖藝鈺等[11]研究草甘膦對(duì)斑馬魚Daniorerio的急性毒性和慢性毒性，結(jié)果表明草甘膦對(duì)斑馬魚為高毒且會(huì)顯著抑制其乙酰膽堿酶的活性。Santadino等[12]研究發(fā)現(xiàn)，草甘膦在農(nóng)業(yè)中的常規(guī)使用會(huì)顯著抑制蚯蚓的生長與繁殖。此外，也有許多學(xué)者就草甘膦對(duì)生物的代際毒性進(jìn)行了研究。Le Du-Carrée等[13]研究了環(huán)境相關(guān)濃度草甘膦及其協(xié)同制劑對(duì)暴露虹鱒魚Oncorhynchus mykiss世代的影響，結(jié)果表明暴露于草甘膦一代誘導(dǎo)虹鱒魚的發(fā)育毒性并增加病毒感染性。Wee等[14]采用多代試驗(yàn)方法，將跳尾龍Allonychiurus kimi暴露于草甘膦中，評(píng)估其F0、F1和F2三代的長期毒性效應(yīng)，結(jié)果顯示其半最大效應(yīng)濃度(Concentration for 50% of maximal effect, EC50)分別為572.5、274.8和59.8 mg·kg-1。然而，我們前期研究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)田環(huán)境濃度的草甘膦對(duì)福壽螺的生長不僅沒有產(chǎn)生毒害抑制，反而起到一定程度的生長促進(jìn)作用，表現(xiàn)出草甘膦對(duì)福壽螺螺卵的孵化、幼螺的急性毒性以及對(duì)福壽螺生長的影響存在“低促高抑”的劑量效應(yīng)現(xiàn)象，其中環(huán)境濃度的草甘膦能夠促進(jìn)福壽螺卵提前孵化；環(huán)境濃度甚至稍高濃度的草甘膦暴露處理福壽螺幼螺，5 d后發(fā)現(xiàn)其體內(nèi)纖維素酶活性差異不明顯，脂肪酶活性顯著下降，淀粉酶活性有所提高，在155 mg·L-1的草甘膦條件下，淀粉酶的活性比對(duì)照高52.79%，對(duì)消化酶起到互補(bǔ)的作用，有利于福壽螺對(duì)草甘膦脅迫的適應(yīng)[15]。由此可見，草甘膦對(duì)生物具有不同的影響效應(yīng)。我們推測(cè)，福壽螺在響應(yīng)環(huán)境壓力和免疫時(shí)采用了能量補(bǔ)償策略是其中的可能機(jī)制和原因，福壽螺可能利用神經(jīng)激素調(diào)節(jié)機(jī)制刺激食欲并增進(jìn)能量轉(zhuǎn)化，以補(bǔ)償對(duì)抗壓力時(shí)的能量損耗；此外，在類似報(bào)道中提到福壽螺腸道微生物可能在苯環(huán)類物質(zhì)的解毒和纖維素消化方面起到輔助作用，增強(qiáng)了福壽螺耐污、能量及營養(yǎng)吸收轉(zhuǎn)化能力[16]。

當(dāng)前，全球氣候變化、大氣氧化性污染有增加趨勢(shì)[17]，中國科學(xué)院王躍思和北京大學(xué)張遠(yuǎn)航院士團(tuán)隊(duì)基于對(duì)大氣氧化能力(Atmospheric oxidation capacity，AOC)定量表征的方法，發(fā)現(xiàn)將氣相化學(xué)和非均相化學(xué)結(jié)合起來能夠更好地評(píng)估AOC，提出了現(xiàn)有大氣化學(xué)機(jī)制的評(píng)估方法嚴(yán)重低估AOC的重要?jiǎng)?chuàng)新性結(jié)論，并指出氧化性污染已成為大氣污染的重要方面[18]。大氣氧化性物質(zhì)沉降普遍存在、成因復(fù)雜、來源多樣、濃度不同、影響復(fù)雜，并以過氧化氫等活性氧物質(zhì)最具代表性。近十年來，我國逐步推行嚴(yán)格的大氣污染排放管控“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”措施，SO2和NOx的排放得到較有效的控制，PM2.5濃度下降，但我國東部近地面的O3濃度快速增加，尤其是夏季，東部地區(qū)呈現(xiàn)強(qiáng)的大氣氧化能力，成為空氣污染最突出的污染因子，并導(dǎo)致干濕沉降的氧化性加強(qiáng)[19]。大氣圈和天然水體中，H2O2的濃度較單線態(tài)氮、羥基自由基等活性氧高且較穩(wěn)定。前期有研究發(fā)現(xiàn)，地表水和大氣降水中都存在一定量的H2O2[20-24]?；钚晕镔|(zhì)H2O2與天然水中發(fā)生的光化學(xué)反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)關(guān)系密切，是影響化學(xué)物質(zhì)在水環(huán)境中遷移、轉(zhuǎn)化歸宿和生態(tài)效應(yīng)的重要因素[25]。而在除草劑使用量增加、污染日益普遍的今天，探究氧化性沉降與除草劑雙重氧化脅迫對(duì)福壽螺生長與擴(kuò)張的效應(yīng)及其機(jī)制，對(duì)認(rèn)識(shí)福壽螺的入侵生物適應(yīng)機(jī)理與擴(kuò)張機(jī)制，豐富污染生態(tài)學(xué)與入侵生物學(xué)機(jī)制，具有理論和實(shí)際意義。

1 材料與方法

1.1 動(dòng)物的收集與飼養(yǎng)

福壽螺(生長大小相對(duì)均勻的成年福壽螺，平均質(zhì)量約10.09 g)于2020年11月采自華南農(nóng)業(yè)大學(xué)增城基地 (23°14′26″N,113°37′48″E)，采回后暫養(yǎng)于華南農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)農(nóng)場(chǎng)中，備用，以番薯Ipomoea batatas新鮮嫩葉作為飼養(yǎng)原料。

試驗(yàn)在54 cm ×41 cm ×24 cm藍(lán)色塑料盒中進(jìn)行，頂部白天自然光，夜晚用黑色遮陽網(wǎng)罩住頂部，試驗(yàn)用水為曝氣后的市政引用自來水，曝氣除氯自來水為空白對(duì)照(CK)，pH 5.2～9.5，氧化還原電位(Oxidation-reduction potential，ORP)為 330～550 mV，試驗(yàn)溫度為(24.5±1)℃，溶解氧(Dissolved oxygen, DO)質(zhì)量濃度≥5 mg·L-1。為防止攝食對(duì)試驗(yàn)造成影響，試驗(yàn)過程不投食，不換液。

試驗(yàn)所用儀器有：UV-7 504型單光束紫外可見分光光度計(jì)，購自上海欣茂儀器有限公司；酶標(biāo)儀(Multiskan Mk3型)，購自賽默飛世爾(上海)儀器有限公司；Ultra Pure UF型和泰凱弗隆實(shí)驗(yàn)室純水系統(tǒng)，購自上海和泰儀器有限公司；TGL-16M型高速離心機(jī)，購自長沙平凡儀器儀表有限公司；CU420型電熱恒溫水箱，購自上海一恒科技有限公司；SX-620筆式pH計(jì)，產(chǎn)自上海三信儀表廠。

1.2 樣品的配制

草甘膦(Glyphosate，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%，購于上海安譜科技有限公司)，使用前先配制1 g·L-1的草甘膦水溶液作為母液，用棕色瓶置于4 ℃冰箱中避光保存。過氧化氫(H2O2，體積分?jǐn)?shù)為30%)，使用前先配制母液，H2O2母液的濃度為 5 000 μmol·L-1(吸取1.3 mL H2O2溶于水，并定容至250 mL)。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 半致死濃度(LC50)的測(cè)定 在預(yù)試驗(yàn)基礎(chǔ)上，設(shè)定草甘膦質(zhì)量濃度梯度為20、40、80和100 mg·L-1；基于前期研究[26]，按靜水式生物測(cè)試法，在廣州地區(qū)水稻生育期對(duì)降水中H2O2連續(xù)監(jiān)測(cè)，其平均濃度為 39.7 μmol·L-1，本研究中 H2O2濃度則固定為50 μmol·L-1。每處理組設(shè)置3個(gè)重復(fù)盒，每盒投放試驗(yàn)福壽螺10只。每個(gè)盒中的水體體積為3 L，每24 h測(cè)定水體中pH、氧化還原電位、溶解氧的變化，并觀察福壽螺中毒癥狀。中毒后若經(jīng)多次刺激無反應(yīng)則判定為死亡螺，并將其從盒中移出，記錄24、48、72和96 h螺的死亡數(shù)，求出半致死濃度(LC50)。死亡鑒定：用解剖針輕刺靜止不動(dòng)的福壽螺的腹足，若腹足對(duì)刺激沒有反應(yīng)，則認(rèn)為螺已死亡。

1.3.2 酶活性測(cè)定 試驗(yàn)96 h后，各濃度組和對(duì)照組分別隨機(jī)取3只福壽螺，用解剖刀解剖福壽螺使其肉體與殼分離，將解剖的肉體樣品稱質(zhì)量，隨后放入離心管中，組織樣本用預(yù)冷的生理鹽水清洗，冰浴勻漿，勻漿液在4 ℃條件下、9 000～10 000 r·min-1離心30 min，取上清液備用。過氧化氫酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、脂肪酶(LPS)、淀粉酶(AMS)采用南京建成生物工程研究所試劑盒法測(cè)定活性。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)結(jié)果用Excel 2013進(jìn)行處理，利用SPSS19.0軟件分析數(shù)據(jù)并計(jì)算LC50。

2 結(jié)果與分析

2.1 氧化沉降條件下草甘膦對(duì)福壽螺水體環(huán)境的影響

2.1.1 氧化沉降條件下草甘膦對(duì)福壽螺水體中氧化還原電位的影響 不同暴露時(shí)間下水體氧化還原電位(ORP)變化如表1所示。單獨(dú)草甘膦(無添加H2O2)作用下，氧化還原電位隨著暴露時(shí)間的增加而上升；當(dāng)添加H2O2時(shí)，氧化還原電位仍然隨暴露時(shí)間的增加而上升。對(duì)比同一時(shí)間不同處理下氧化還原電位的變化：單獨(dú)添加H2O2在24、48、72和96 h時(shí)氧化還原電位顯著高于對(duì)照組(CK)；當(dāng)草甘膦濃度相同時(shí)，24 和48 h時(shí)有或無H2O2處理組的氧化還原電位無顯著差異；72 h時(shí)各濃度處理組的氧化還原電位均存在顯著差異，且有H2O2組高于相應(yīng)單獨(dú)草甘膦處理組；96 h、草甘膦質(zhì)量濃度為100 mg·L-1時(shí)有或無H2O2處理組存在顯著差異，其余質(zhì)量濃度組無顯著差異。

表1 不同處理下福壽螺水體氧化還原電位(ORP)的變化1)Table 1 Change of oxidation-reduction potential (ORP) for Pomacea canaliculata water habitat under different treatments

2.1.2 氧化沉降條件下草甘膦對(duì)福壽螺水體中溶解氧的影響 不同暴露時(shí)間下溶解氧(DO)變化如表2所示。由表2可知，單獨(dú)草甘膦作用下，對(duì)照組及100 mg·L-1組溶解氧隨暴露時(shí)間增加呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，而20、40和80 mg·L-1組則隨時(shí)間增加而上升；當(dāng)添加H2O2時(shí)，單獨(dú)H2O2、草甘膦質(zhì)量濃度80和100 mg·L-1組溶解氧隨暴露時(shí)間增加而下降，而20和40 mg·L-1組則呈上升趨勢(shì)。同一草甘膦質(zhì)量濃度時(shí)， 20 mg·L-1下有或無H2O2處理組在任意時(shí)間差異不顯著；40 mg·L-1下有或無H2O2處理組存在顯著差異；80 mg·L-1下有或無H2O2處理組在48 h時(shí)存在顯著差異，其余時(shí)間差異不顯著；100 mg·L-1下有或無H2O2處理組在24、48和72 h時(shí)存在顯著差異，96 h時(shí)無顯著差異。

表2 不同處理下福壽螺水體溶解氧(DO)含量的變化1)Table 2 Change of dissolved oxygen (DO) content for Pomacea canaliculata water habitat under different treatments

2.1.3 氧化沉降條件下草甘膦對(duì)福壽螺水體中pH的影響 福壽螺水體中pH變化如表3所示。由表3可知，單獨(dú)草甘膦作用下，對(duì)照組(CK)pH隨暴露時(shí)間增加呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，其余處理組pH隨暴露時(shí)間增加而上升；當(dāng)添加H2O2時(shí)，單獨(dú)H2O2組pH隨暴露時(shí)間增加而下降，其余處理組pH隨暴露時(shí)間增加而上升。同一草甘膦質(zhì)量濃度時(shí)，20 mg·L-1下有或無H2O2處理組在48 h時(shí)pH存在顯著差異，48、72和96 h時(shí)pH無顯著差異，40 mg·L-1下有或無H2O2處理組在24、48和72 h時(shí)pH存在顯著差異，96 h時(shí)pH無顯著差異；80 mg·L-1下有或無H2O2處理組僅在24 h時(shí)pH存在顯著差異；100 mg·L-1下有或無H2O2處理組在任一時(shí)間pH差異均不顯著。

表3 不同處理下福壽螺水體pH的變化1)Table 3 Change of pH for Pomacea canaliculata water habitat under different treatments

2.2 氧化沉降條件下福壽螺對(duì)草甘膦的急性毒性響應(yīng)

氧化沉降條件下福壽螺對(duì)草甘膦的急性毒性響應(yīng)使用其急性毒性結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，其試驗(yàn)結(jié)果表明：不同濃度草甘膦處理下，單獨(dú)或與H2O2共同作用均不能致福壽螺全部死亡。在最高質(zhì)量濃度100 mg·L-1草甘膦處理下，有或無H2O2，福壽螺的死亡率均在各處理組中達(dá)到最大，觀察到96 h后螺肉外翻出螺殼直接死亡。隨著暴露時(shí)間的增加，各濃度處理下福壽螺出現(xiàn)個(gè)別死亡現(xiàn)象。但96 h后各個(gè)濃度的死亡率均小于35%，說明福壽螺在添加H2O2且高濃度草甘膦條件脅迫下也能絕大部分較好地生存下來，這與已有報(bào)道福壽螺對(duì)除草劑的生態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)、耐污性強(qiáng)[2]的說法一致。隨著草甘膦濃度升高福壽螺中毒程度加深，死亡數(shù)會(huì)個(gè)別增多，甚至出現(xiàn)福壽螺個(gè)體的螺肉與螺殼分離的現(xiàn)象，中毒效應(yīng)明顯。

福壽螺對(duì)草甘膦急性毒性的半致死濃度(LC50)如表4所示。參照《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評(píng)價(jià)試驗(yàn)準(zhǔn)則》對(duì)水生物毒性等級(jí)劃分如下(以96 h的LC50作為劃分標(biāo)準(zhǔn))：LC50≤0.1 mg·L-1為劇毒，0.1＜ LC50≤1.0 mg·L-1為高毒，1.0＜LC50≤10.0 mg·L-1為中毒，LC50＞10.0 mg·L-1為低毒[27]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在添加和未添加H2O2時(shí)，草甘膦48 h的 LC50均為133.479 mg·L-1，為低毒。草甘膦是目前使用最多的除草劑種類之一，福壽螺對(duì)其響應(yīng)的急性毒性為低毒，這可能與福壽螺本身抗逆性強(qiáng)有關(guān)。

表4 草甘膦對(duì)福壽螺的半致死濃度(LC50)Table 4 The 50% lethal concentration (LC50 ) of glyphosate to Pomacea canaliculata mg·L-1

2.3 氧化沉降條件下草甘膦對(duì)福壽螺SOD、AMS、CAT和LPS酶活性的影響

通過對(duì)受草甘膦污染96 h后的福壽螺進(jìn)行酶活力測(cè)定，氧化沉降下草甘膦對(duì)福壽螺SOD、AMS、CAT、LPS酶活性影響如表5所示。在未添加H2O2時(shí)，96 h后福壽螺體內(nèi)AMS活性隨著草甘膦濃度的升高沒有明顯的上升或下降；而SOD、CAT、LPS 活性在 20、40 mg·L-1草甘膦時(shí)相對(duì)CK有所升高，到80 mg·L-1草甘膦時(shí)又呈現(xiàn)一定的下降趨勢(shì)，100 mg·L-1草甘膦時(shí)CAT活性又有所升高，但各處理間差異均不顯著。CAT和SOD是生物體內(nèi)重要的保護(hù)酶，它們能夠消除細(xì)胞中多余的自由基，從而防止自由基對(duì)自身的傷害[28]。可見，高濃度草甘膦農(nóng)藥進(jìn)入福壽螺生物體后酶活性呈現(xiàn)先誘導(dǎo)、再抑制、后再誘導(dǎo)的趨勢(shì)，在染毒過程中福壽螺慢慢適應(yīng)所處脅迫環(huán)境并不斷提高抗逆性，在該逆境中順利生存，這可能是福壽螺入侵后能得以生存并大量繁殖的原因。在添加H2O2時(shí)，96 h后福壽螺體內(nèi)的AMS和LPS活性在單獨(dú)過氧化氫組最高，而SOD和CAT活性在100 mg·L-1草甘膦+H2O2組最高；SOD、CAT活性隨著草甘膦濃度升高呈現(xiàn)先誘導(dǎo)、再抑制、后再誘導(dǎo)的規(guī)律；AMS活性隨草甘膦濃度升高呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，但各處理間差異不顯著；LPS活性在20 mg·L-1時(shí)比CK組升高約30%，隨后略有下降，到100 mg·L-1時(shí)又呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，但其活性始終比CK組高，說明在添加H2O2后，福壽螺體內(nèi)酶活性仍然呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，這表明福壽螺本身具有很好的自我保護(hù)機(jī)制，從而使草甘膦對(duì)福壽螺的毒害不明顯。同一濃度草甘膦處理下，對(duì)比添加與不添加H2O2時(shí)酶的活力，當(dāng)草甘膦濃度相同時(shí)無論是否添加H2O2，福壽螺體內(nèi)SOD、AMS、CAT、LPS的活性無顯著差異，但CAT在最高濃度100 mg·L-1時(shí)添加H2O2組的活性顯著高于不添加組，且高于其他處理組，說明CAT酶對(duì)氧化脅迫更為敏感。

表5 不同處理對(duì)福壽螺各種酶活性的影響1)Table 5 Effects of different treatments on activities of various enzymes for Pomacea canaliculata

3 討論與結(jié)論

3.1 氧化沉降條件下草甘膦對(duì)福壽螺水體環(huán)境的影響

不同的水體pH會(huì)使福壽螺產(chǎn)生不同的抵御能力，當(dāng)環(huán)境過酸或過堿時(shí)福壽螺會(huì)選擇逃離或分泌黏液并關(guān)閉厴甲[29]。朱麗霞等[30]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水體環(huán)境的pH在6.5～8.5的中性、弱酸和弱堿范圍內(nèi)時(shí)比較有利于福壽螺的存活、體質(zhì)量增長以及產(chǎn)卵等。本研究中，隨暴露時(shí)間的增加CK組pH先升高后下降，單獨(dú)H2O2組則呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，但最終所有處理組的pH均穩(wěn)定在7.0～8.5，這為福壽螺生存提供了一個(gè)適宜的pH條件。水體的氧化還原電位可以反映水體中所有物質(zhì)的宏觀氧化還原性[31]，氧化還原電位越高則說明該體系的氧化能力越強(qiáng)[32]。水氣相互作用影響水體中CO2、O2分壓，從而導(dǎo)致水體氧化還原電位的變化，當(dāng)水體被攪動(dòng)時(shí)會(huì)加快水氣交換，可以快速改變水體中氣體分壓[31]。由于福壽螺的活動(dòng)、進(jìn)食等行為會(huì)對(duì)水體進(jìn)行充分?jǐn)噭?dòng)，導(dǎo)致水體中溶解態(tài)懸浮物、沉積物等的增加，這是水體氧化還原電位增加的原因。氧化還原電位在一定程度上與水體中的溶解氧含量相關(guān)[32]，氧化還原電位較低且有機(jī)質(zhì)含量較高的水體在微生物氧化分解有機(jī)物過程中需要消耗大量的氧，導(dǎo)致水體的溶解氧含量發(fā)生變化[33]。本研究中隨著暴露時(shí)間的增加氧化還原電位呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，溶解氧在這個(gè)過程中有升高也有下降的趨勢(shì)，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是微生物(如藻類等)、福壽螺在生存過程中不斷消耗溶解氧進(jìn)行代謝導(dǎo)致溶解氧降低，但是福壽螺的活動(dòng)攪動(dòng)水體從而使溶解氧又升高?？偟膩砜?，氧化沉降條件下的水體環(huán)境變化仍在福壽螺適應(yīng)的范圍內(nèi)。

3.2 氧化沉降條件下福壽螺對(duì)草甘膦的急性毒性響應(yīng)

草甘膦對(duì)于大多數(shù)水生動(dòng)物均存在急性毒性效應(yīng)[34]。此外，農(nóng)藥對(duì)螺的影響，以及農(nóng)藥富集對(duì)螺的影響與多種因素有關(guān)，如物種對(duì)農(nóng)藥的敏感性[35]、化學(xué)作用[36]和暴露時(shí)間[37]。Xu等[15]研究草甘膦對(duì)福壽螺幼螺的急性毒性的結(jié)果表明，對(duì)剛出生的幼螺，24和48 h的LC50分別為178.50和175.00 mg·L-1，說明草甘膦對(duì)幼螺的急性毒性是屬于低毒的，且環(huán)境濃度的草甘膦能夠促進(jìn)福壽螺螺卵的提前孵化；劉昌平等[38]研究了4種常用除草劑對(duì)日本三角渦蟲Dugesia japonica的急性毒性效應(yīng)，結(jié)果表明草甘膦對(duì)日本三角渦蟲的安全質(zhì)量濃度為 7.64 mg·L-1，24～96 h 的 LC50為 41.78～27.97 mg·L-1，毒性等級(jí)為中等。天然水體中的農(nóng)用化學(xué)品和環(huán)境濃度草甘膦會(huì)對(duì)水生生物造成一定風(fēng)險(xiǎn)。Cavalcante等[39]研究草甘膦對(duì)虹鱒魚Oncorhynchus mykiss的毒性效應(yīng)，結(jié)果表明草甘膦會(huì)對(duì)虹鱒魚產(chǎn)生遺傳毒性且會(huì)對(duì)其遺傳物質(zhì)造成損傷。Guilherme等[40]將鰻魚Anguilla暴露于環(huán)境草甘膦濃度的水體中，3 d后鰻魚的鰓和肝細(xì)胞的DNA鏈斷裂。Cuhra等[41]以大型蚤為研究對(duì)象，將其暴露于亞致死量的草甘膦中，結(jié)果對(duì)大型蚤的生產(chǎn)、繁殖產(chǎn)生了負(fù)面影響。本試驗(yàn)以福壽螺為試驗(yàn)生物，通過對(duì)水體添加H2O2及草甘膦農(nóng)藥，探究氧化沉降條件下草甘膦對(duì)福壽螺的急性毒性效應(yīng)，試驗(yàn)結(jié)果表明，無論是否添加H2O2，當(dāng)添加不同濃度草甘膦后，福壽螺均有不同程度的死亡，且隨著時(shí)間的推移死亡數(shù)增加，當(dāng)草甘膦質(zhì)量濃度達(dá)到100 mg·L-1時(shí)福壽螺的死亡率達(dá)到最大。在添加和未添加H2O2時(shí) 48 h 的 LC50均為 133.479 mg·L-1，草甘膦對(duì)福壽螺為低毒。因此，使用草甘膦與H2O2復(fù)合作用進(jìn)行福壽螺防治是一個(gè)漫長且緩慢的過程。

3.3 氧化沉降條件下草甘膦對(duì)福壽螺 SOD、AMS、CAT和LPS酶活性的影響

SOD是一種消除生物體內(nèi)活性氧的重要的抗氧化酶，是體內(nèi)主要的保護(hù)酶[42]。CAT是一種能夠有效消除各類自由基團(tuán)從而能使細(xì)胞膜系統(tǒng)不受損傷并能催化底物氧化還原反應(yīng)的酶，同時(shí)，CAT還能夠提高免疫力、促進(jìn)生物體健康等[43]。宋超等[44]就除草劑氟樂靈及其降解過程中生物氧化、化學(xué)氧化和化學(xué)與生物耦合氧化對(duì)斑馬魚氧化應(yīng)激影響進(jìn)行研究，結(jié)果表明，氟樂靈對(duì)斑馬魚的影響較小，而黃秀枝等[45]研究甲氨基阿維菌素對(duì)福壽螺的毒性，發(fā)現(xiàn)低濃度甲氨基阿維菌素下福壽螺肝臟SOD酶活性變化不大，中濃度下SOD在暴露24 h時(shí)酶活性達(dá)到最大值；短時(shí)間脅迫下，甲氨基阿維菌素對(duì)福壽螺CAT酶活性均呈現(xiàn)出激活作用，高濃度時(shí)激活作用更加明顯。LPS是脂肪酶又叫做?；视退饷?，是一種特殊的水解酶[46]，其來源廣泛，動(dòng)物體內(nèi)脂肪酶含量較多存在于脂肪組織和胰臟中[47]。AMS是一種重要的淀粉水解酶，其廣泛分布在動(dòng)植物和微生物體中[48]。羅明珠等[49]通過比較福壽螺和田螺Cipangopaludina chinensis的胃和肝臟中的淀粉酶和脂肪酶發(fā)現(xiàn)，福壽螺AMS和LPS的酶活性均明顯高于田螺，福壽螺對(duì)淀粉類、脂肪類物質(zhì)的消化能力比田螺高。

本試驗(yàn)通過對(duì)福壽螺添加氧化沉降物質(zhì)H2O2及草甘膦農(nóng)藥，探究氧化沉降條件下福壽螺對(duì)草甘膦農(nóng)藥的酶活性影響。酶活性試驗(yàn)結(jié)果表明：高濃度草甘膦農(nóng)藥進(jìn)入福壽螺生物體后，SOD、CAT、AMS、LPS在添加和未添加氧化沉降物質(zhì)H2O2條件下其酶活性呈現(xiàn)先誘導(dǎo)再抑制然后又誘導(dǎo)的趨勢(shì)，在染毒過程中福壽螺慢慢適應(yīng)所處脅迫環(huán)境，不斷提高抗逆性，在逆境中順利生存。福壽螺在其生長發(fā)育過程中各種酶活性變化幅度大，這可能與其生長發(fā)育較快的特性相適應(yīng)；其生長發(fā)育快時(shí)消化酶活性就會(huì)升高，相應(yīng)的消化能力就會(huì)提高，從而使其獲得更多的養(yǎng)分。這可能是福壽螺能很好地獲取食物能量、快速生長、在逆境中成功入侵的原因之一[49]，可見福壽螺入侵能力之強(qiáng)大，防治工作迫在眉睫。

我們的前期工作[15]和本文結(jié)果表明，草甘膦對(duì)福壽螺的毒害效應(yīng)不明顯，試圖通過草甘膦除草的同時(shí)又抑制福壽螺的做法是無效和不現(xiàn)實(shí)的。但草甘膦的使用會(huì)危害水體中及周圍環(huán)境的其他生物。Modesto等[50]研究發(fā)現(xiàn)，草甘膦會(huì)對(duì)魚類產(chǎn)生毒害作用，會(huì)使魚類血液中的血球容積增大，體內(nèi)的抗氧化酶活性改變，紅細(xì)胞和白細(xì)胞數(shù)量增加。Lajmanovich等[51]報(bào)道，草甘膦對(duì)水生動(dòng)物魚、蝦、青蛙、蝌蚪等產(chǎn)生毒害，草甘膦施藥48 h后使青蛙體內(nèi)乙酰膽堿脂酶和谷胱甘肽酶活性降低，且蝌蚪在3.80 mg·L-1草甘膦處理下大量死亡。福壽螺的大量繁殖還會(huì)危害周圍的水稻、空心菜等作物，何銘謙等[52]經(jīng)過對(duì)廣東省19個(gè)地級(jí)市調(diào)查發(fā)現(xiàn)，每年約有50%的稻田受到福壽螺的危害。Horgan等[53]調(diào)查訪問厄瓜多爾瓜亞斯省正常經(jīng)營水稻田的農(nóng)民，2010、2011和2013年分別有43%、78%和100%戶農(nóng)民反映水稻受到福壽螺的危害。桑松等[54]就山坑螺Margarya melanioides和田螺作為指示生物監(jiān)測(cè)茶園環(huán)境農(nóng)藥殘留的研究表明，山坑螺對(duì)甲氰菊酯、敵敵畏和毒死蜱等有機(jī)磷類和擬除蟲菊酯類農(nóng)藥比較敏感，具備作為其殘留監(jiān)測(cè)指示生物的潛力。而本文中福壽螺對(duì)草甘膦的相對(duì)高耐受性可能是其輕易入侵取代鄉(xiāng)土螺類甚至得以暴發(fā)的一個(gè)重要原因。福壽螺的防治以及農(nóng)藥的安全使用對(duì)環(huán)境的發(fā)展至關(guān)重要，應(yīng)該找出科學(xué)有效的綜合防治的方法控制福壽螺的繁殖與擴(kuò)張危害，而草甘膦的使用應(yīng)該做到科學(xué)有效。

3.4 結(jié)論

氧化沉降條件下，水體環(huán)境主要水質(zhì)指標(biāo)的變化幅度仍在福壽螺適應(yīng)的范圍內(nèi)；草甘膦對(duì)福壽螺48 h 的 LC50為 133.479 mg·L-1，其對(duì)福壽螺急性毒性效應(yīng)為低毒，草甘膦與H2O2復(fù)合污染對(duì)福壽螺急性毒性影響并不顯著。草甘膦對(duì)福壽螺酶活性影響呈現(xiàn)先誘導(dǎo)再抑制然后又誘導(dǎo)的趨勢(shì)，SOD和CAT活性的升高使福壽螺增強(qiáng)了自我保護(hù)的能力；AMS和LPS活性的升高有助于福壽螺消化和獲取能量的能力不斷提高，使其能在該脅迫環(huán)境中順利生存。在本試驗(yàn)中，有或無氧化沉降條件的影響，均不會(huì)顯著影響草甘膦對(duì)福壽螺的急性毒性毒害作用和酶學(xué)防御機(jī)制，試圖通過草甘膦除草的同時(shí)又抑制福壽螺是無效和不現(xiàn)實(shí)的。