五倍子水提液对多刺裸腹溞毒性效应的研究

时间：2024-05-28

王红宇，吕湘琳，聂江力，齐红莉

（天津农学院水产学院天津市水产生态及养殖重点实验室，天津 300392）

中草药是中华民族的瑰宝，具有耐药性低、药物残留少、易降解、低成本、易获得等诸多优点[1-3]，在水产养殖病害防治中发挥重要作用[4-5]，同时也可作为鱼类饲料的添加剂，不仅能起到杀菌作用，而且可以增强鱼体免疫力[6-7]。五倍子（Galla Chinansis）是一种传统中草药，主要成分为鞣质，别名百虫仓，隶属于瘿棉蚜科（Pemphigidae）五节根蚜亚科（Fordinae）。被广泛应用于水产养殖中细菌类病害防治，例如烂鳃病、水霉病、赤皮病等[8]。

多刺裸腹溞（Moina macrocopa）隶属于甲壳纲、枝角亚目、裸腹溞属，是淡水微食物网中的重要组成部分[9]。多刺裸腹溞具有分布范围广、生命周期短、繁殖能力强、对许多外源性物质敏感等特点，因此被广泛应用于生态毒理学研究[10]。近年来，关于五倍子对水生生物毒性的研究，主要集中在藻类[11-13]。目前关于五倍子对多刺裸腹溞生态毒性的研究还尚未见报道。因此，五倍子对多刺裸腹溞毒性效应的研究对评价水生态环境具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 多刺裸腹溞的来源和培养

试验所用的多刺裸腹溞（Moina macrocopa）购于武汉水生生物研究所，置于自然光条件下培养，所用培养液为曝气自来水，温度为（25±1）℃。经3 代以上孤雌生殖，使其敏感度达到GB/T13266-91 中的要求。以斜生栅藻（Scenedesmusobliquus）投喂[14]，斜生栅藻购于深圳金普迈生物技术公司，后期进行扩大培养。

1.2 五倍子水提液制备

参照聂江力等的试验方法[11]。

1.3 测定LC50 的急性毒性试验

根据周永欣等[15]测定水生生物毒性试验的方法计算多刺裸腹溞的LC50（半数致死浓度）。药物浓度设置为0、87、100、115、135、155 mg/L，每组3 个平行。每个烧杯中放入多刺裸腹溞幼溞10只。在试验开始进行后的24 h、48 h 和96 h 分别记录每个浓度和对照组的幼溞死亡数量，死亡标准为转动烧杯，沉到杯底的幼溞15 s 内仍不能游动视为死亡[10]，根据概率单位法计算48-h LC50值[15]。

1.4 生命表试验

生命表试验五倍子水提液的浓度设置分别是0、1.25、2.50、5.00、10.00、20.00 和40.00 mg/L，每组3 个平行，每组平行都使用同一代的幼溞10只，并加入相对应的测试液20 mL，并且试验期间不进行投喂。试验在温度（25±1）℃、自然光照条件下进行。试验开始后要每隔24 h 记录和观察每组试验小烧杯中多刺裸腹溞的死亡数、存活数以及产出的幼体个数，并将还存活的母体继续培养，如所产的幼体过多就将母体转移至相同条件、相同新鲜培养液中继续培养。生命表试验要等到所有受试的个体全部死亡时终止。在体式解剖镜下观察幼溞[10]。

1.5 相关参数的定义和计算[16]

世代时间（T）：指从亲代到子代出生所经历的时间；

1.6 数据统计

采用SPSS 20.0 分析软件对数据进行分析。对所得数据作正态性检验后，对符合分布的各组数据，通过单因素方差分析（one-way ANOVA）分析各浓度组与对照组之间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 五倍子水提液对多刺裸腹溞的急性毒性影响

急性毒性试验结果显示，87、100、115、135、155 mg/L 的多刺裸腹溞48 h 的死亡率分别为63%、53%、70%、83%和98%，48 h 多刺裸腹溞的死亡率与五倍子水提液浓度呈显著的剂量-效应关系，其回归方程为Y＝0.006X＋0.022 6，R2＝0.863 9，P＜0.01）；五倍子水提液对多刺裸腹溞的48-h LC50值为79.57 mg/L，95%置信区间为62.48 mg/L～202.58 mg/L。

2.2 五倍子水提液对多刺裸腹溞存活率和繁殖率的影响

与对照组（图1）相比，其他五倍子水提液浓度组的存活率和繁殖率显著降低，而各浓度间无显著差异。由图2 可知，低浓度组的五倍子水提液对多刺裸腹溞繁殖率影响明显高于高浓度组。其中高浓度组（40 mg/L）与对照组相比，繁殖率显著降低，多刺裸腹溞在第五天才开始繁殖（图2），对照组的多刺裸腹溞在第一天就开始繁殖。而低浓度组的五倍子水提液对多刺裸腹溞繁殖率的影响不显著，但随着药物作用时间延长，繁殖率开始逐渐降低。

图1 对照组多刺裸腹溞的繁殖率和存活率

图2 五倍子水提液各浓度组多刺裸腹溞的繁殖率和存活率

2.3 五倍子水提液对多刺裸腹溞生命表统计学参数的影响

暴露于不同浓度的五倍子水提液中多刺裸腹溞的生命表统计学参数见表 1。单因素方差one-way ANOVA 分析结果表明，各浓度五倍子水提液对多刺裸腹溞的生命期望、世代时间、内禀增长率、平均寿命和净生殖率有显著影响（P＜0.05）。与对照组相比在5、20、40 mg/L 的五倍子水提液下多刺裸腹溞的种群内禀增长率显著降低（P＜0.05）。在浓度为40 mg/L的五倍子水提液中，多刺裸腹溞的净生殖率显著低于对照组（P＜0.05）。

表1 不同浓度五倍子水提液对多刺裸腹溞生命表统计学参数的影响

3 讨论

半数致死浓度LC50是判断被测试生物对所用药物敏感程度较为直观的指标[16-19]。本研究中五倍子水提液对多刺裸腹溞的急性毒性48-h LC50为79.57 mg/L。有研究发现，五倍子水提液在低浓度（50 mg/L）下对铜绿微囊藻（Microcystisaeruginosa）的抑制率达到50%[11]，这表明五倍子具有可作为水华控制药物的巨大潜力。有研究结果发现，硝化菌剂对多刺裸腹溞的急性毒性48-h LC50为1.00×1022mg/L[20]，这表明多刺裸腹溞对硝化菌剂的敏感性远低于五倍子水提液，因此可推测五倍子更适合作为水环境调控的“生态制剂”。其他研究结果发现，五倍子对鱼源弗氏柠檬酸杆菌（Citrobacter freundii）的最低杀死细菌浓度为125 mg/mL，显著低于本试验的研究结果，进一步证实五倍子可被广泛用于水产养殖中细菌病害的防治[21]。

生命表是可以直观而简单反应出种群存活和死亡过程的统计表，在人口学和生态学中又称死亡表或寿命表，它是一种根据特定人群年龄组死亡率数据记录汇总而编制的统计表，是对一定数量的人口从出生到死亡过程的一种记录[22]。枝角类繁殖和种群生长受药物的种类和浓度影响。本研究中，高浓度组的五倍子水提液对多刺裸腹溞的内禀增长率和净生殖率有显著影响（P＜0.05）。这与刘晓伟等对百草枯和草甘膦对多刺裸腹溞的毒性效应研究结果基本一致[10]；本研究发现，五倍子水提液对多刺裸腹溞生命表统计学参数中的生命期望、世代时间和净生殖率三个指标相对影响较低，这与张根等研究的钼对多刺裸腹溞的生命表统计学参数的影响结果基本一致[23]；本研究发现，以斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）为食的多刺裸腹溞在五倍子水提液浓度为5 mg/L 时，生命期望显著延长，其他研究结果显示，药物浓度为0.1 和1.0 μg/L 的β-六六六显著提高了以蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）为食的多刺裸腹溞的种群内禀增长率，这与本试验的研究结果基本一致[24]，推测可能由于藻类吸收了一部分药物，导致作用于多刺裸腹溞的浓度降低，然而关于五倍子水提液对多刺裸腹溞的作用机理还有待进一步研究。