秀丽隐杆线虫HSPs对重金属胁迫的响应机制

Pb、Cd、Hg、Cu等重金属是典型的环境污染物；热休克蛋白HSPs因其突出的胁迫反应特性，在生态毒理学领域被广泛用做生物标志物。在全球气候变化背景下，污染物的毒理效应和机体对污染物的胁迫响应会发生相应变化，尤其是温度和湿度等生态条件的显著变化会影响污染物质的生物有效毒性。本研究通过室内模拟试验和野外控制试验，利用典型模式生物秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegan，揭示Pb、Cd、Hg、Cu重金属污染的生态毒理学机制和HSPs家族蛋白表达与作用模式，寻求HSPs家族中具有作为典型重金属胁迫的生物标志物。同时应用秀丽隐杆线虫突变体和RNAi技术，探讨水热影响下重金属胁迫的毒性特征；基于生理、生化、生态层次的胁迫响应基准，逐步建立以线虫作为模式动物的生态毒理学评价系统。并为进一步对水热影响下重金属污染风险评价和恢复治理提供理论依据和研究方法。

截至2013年12月，青年科学基金项目《秀丽隐杆线虫HSPs对重金属胁迫的响应机制》按计划执行，已完成了项目申请书中关于Cu、Pb、Cd等在温度影响下的典型模式生物秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegans毒理学试验，检测了典型重金属胁迫下N2型秀丽隐杆线虫成体的毒理学参数半致死浓度LC50，并通过突变体进行了Hsps胁迫响应表征。进行了梯度胁迫下线虫头摆率、繁殖率、HSPs蛋白表达等端点测定，探讨了温度对重金属胁迫下秀丽隐杆线虫毒理效应的影响。此外，本研究还扩展进行了重金属Zn、As、Mn及无机元素N、P对线虫的毒性效应和胁迫响应研究，并选取污染区进行了野外定位控制试验。本研究还初步探讨了重金属复合毒性特征，并结合热点问题，检测了PM2.5对秀丽隐杆线虫的毒性效应，发明了利用线虫生理特征和胁迫响应鉴定地沟油的方法。本项目明确了秀丽隐杆线虫可作为典型污染物胁迫响应模式生物，通过该模式生物应激响应，可对污染物的生物检测、环境风险预警与人体健康评价研究提供理论依据和研究方法。