鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）對黑腹果蠅生長發育及繁殖的影響

李 潔，王建福，馬玲玲，邱國斌，劉 珽

（甘肅農業大學動物科學技術學院，甘肅 蘭州 730070）

鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）等鄰苯二甲酸酯類（PAEs）是塑料工業使用最廣泛、品類最多、產量最大的增塑劑，在塑料、建筑材料、服裝、化妝品、醫藥品、食品包裝材料乃至兒童玩具中均有使用［1］。DMP與多種樹脂都有很強的溶解力，可與多種纖維素樹脂、橡膠、乙烯基樹脂相溶，有良好的成膜性、粘著性和防水性［2］。同時，DMP還可用作驅蚊油（原油）、聚氟乙烯涂料、過氧化甲乙酮等的溶劑。伴隨塑料制品的生產、使用和廢棄，DMP可不斷地釋放出來，進入環境和生物體，造成潛在的危害。美國國家環境保護局列出6種PAEs類化合物作為重點污染物，DMP位列之首，DMP等鄰苯二甲酸酯類也被列為中國環境水中優先控制污染物黑名單［3］。劉慧杰等［4］、胡曉宇等［5］研究表明，PAEs具有內分泌干擾效應，對生物生長發育具有一定毒性。周科等［6］研究發現，DMP對鯉魚肝細胞造成了一定的損傷，肝臟合成酶也隨之受到影響。但DMP對果蠅生殖功能和遺傳突變的報道較少。果蠅是真核多細胞生物，也是一種經典模式生物，作為試驗動物，具有飼養容易、生存周期短、繁殖能力強和反應靈敏等特點，其代謝系統、生理功能和生長發育同哺乳動物有許多相似之處。在25℃左右10 d即可繁殖1代，1只雌性果蠅1次能繁殖近百只，可在較短時間得出結論。我們從果蠅蛹化率、羽化率、產卵時間、蛹化時間、羽化時間和果蠅繁殖數量6個方面探討了DMP對果蠅生長發育和繁殖的影響，以期對評估塑料污染和含PAEs材料制品對人類健康的影響提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試動物

試驗指示動物為甘肅農業大學動物科學技術學院遺傳實驗室提供的黑腹果蠅（Drosophila melanogaster）。

1.2 試驗材料及設備

1.2.1 材料 玉米粉、白砂糖、瓊脂（天津市致遠化學試劑有限公司）、酵母浸粉（北京奧博星生物技術有限責任公司）、丙酸（天津市凱信化工業有限公司）、鄰苯二甲酸二甲酯（分析純，天津市光復精細化工研究所）、蔗糖脂肪酸酯（乳化劑，食品級，柳州愛格富食品科技股份有限公司）、乙醚。

1.2.2 設備 RXZ型智能人工氣候箱（寧波市儀器廠制造）、XH-B型漩渦混勻器（姜堰市康健醫療器具有限公司）、YXQ-LS-SH全自動立式電熱壓力蒸汽滅菌器（上海博訊試業有限公司醫療設備廠）、電子天平（北京賽多利斯儀器系統有限公司）、移液器（TopPette）、萬用電爐（北京永興儀器有限公司）、體視顯微鏡（Motic，廈門麥克奧迪實業集團有限公司）、培養瓶（30mL）、燒杯（50、100、1 000 mL）、麻醉瓶、撥針、玻璃棒、記號筆。

1.3 實驗方法

試驗于2016年6—12月在甘肅農業大學動物科學技術學院動物遺傳育種與繁殖實驗室完成。

基本培養基配制：將玉米粉56 g、白砂糖44 g、瓊脂粉5 g溶解于150 mL蒸餾水并攪拌均勻，然后用電爐邊加熱邊攪拌至煮沸呈粘稠狀，冷卻5 min后加入酵母粉5 g、丙酸3 mL，邊攪拌邊裝瓶，每瓶培養基厚度為0.5～1.0 cm。1份基本培養基分裝12～15瓶。

染毒培養基配制：用移液器量取0、0.1、0.5、2.5、7.5 mL DMP標準液，分別添加到100 mL乳化劑（含2%蔗糖脂肪酸酯）中稀釋，并用漩渦混勻器充分混勻，配成質量分數為0、0.1%、0.5%、2.5%、7.5%的DMP應用液。將不同質量分數的DMP應用液加入基本培養基并攪拌均勻，裝入培養瓶中，每瓶培養基厚度為0.5～1.0 cm，制成DMP質量分數分別為0、0.1%、0.5%、2.5%、7.5%的染毒培養基。以基本培養基作為對照組，每組均設5個重復。

1.4 測定方法

1.4.1 蛹化和羽化測定 將未交配的雌雄黑腹果蠅放入基本培養基中使其交配產卵12 h，然后將成蟲倒出。把含有卵的培養基放入智能人工氣候箱中培養，培養溫度為25℃，在12 h內收集一齡幼蟲并放到含有不同濃度組的DMP染毒培養基中飼喂，每個培養瓶中放一齡幼蟲20只。從放入一齡幼蟲到培養基中出現蛹化時計時，每2 h觀察記錄蛹化時間及蛹化數。蛹化全部完成后每2 h觀察并記錄羽化時間，記錄新產生的羽化數，直至成蠅不再出現。

1.4.2 產卵時間測定 取未交配的黑腹果蠅50只，雌雄各半。用乙醚淺度麻醉后隨機配對25組，分別放入DMP質量分數分別為0、0.1%、0.5%、2.5%、7.5%的培養基中飼喂，每個質量分數梯度設置5組平行培養基，每瓶有1雌1雄共2只果蠅，觀察其生長情況。從放入未交配的果蠅開始計時，每2 h觀察記錄1次，瓶壁上出現約0.5 mm的橢圓形白色小點則表明開始產卵，從計時到開始產卵的時間段為產卵時間。每對果蠅培養7 d后，轉移至含相同培養基的果蠅瓶（新瓶）中培養，依照以上步驟培養3次。

1.4.3 繁殖量測定 隨機挑選飼喂基本培養基上的未交配果蠅，雌雄各半，放到不同質量分數的DMP染毒培養基上飼喂，每1質量分數梯度設置5瓶重復，每瓶有1雌1雄共2只作為親本。每對親本果蠅培養7 d后，轉移至含相同質量分數培養基的培養瓶（新瓶）中培養，移除親本后的培養瓶（原瓶）繼續培養。7 d后移除親本的培養瓶（原瓶）中出現的F1代果蠅，連續7 d統計羽化數量，計為其1期繁殖數量。轉移至新培養瓶（新瓶）繼續培養親本，在新瓶中培養7 d后做同上處理，計為第2期繁殖數量。重復以上步驟，統計第3期繁殖數量（以7 d記錄為1個周期，共研究3個周期即 21 d）。

2 結果與分析

2.1 DMP對黑腹果蠅生長發育的影響

從表1可以看出，隨著DMP質量分數的增加，黑腹果蠅的蛹化數呈先增加后降低的趨勢，但2.5%以下的DMP質量分數組差異并不顯著（P＞0.05），DMP質量分數為7.5%組的蛹化數顯著低于0.1%質量分數組（P＜0.05）。隨著DMP質量分數的增加，黑腹果蠅的羽化數有逐漸下降的趨勢，但2.5%以下的DMP質量分數組差異并不顯著（P＞0.05），7.5%組的羽化數顯著低于對照組和0.1%組（P＜0.05）。

表1 不同質量分數DMP對黑腹果蠅一齡幼蟲蛹化和羽化的影響①

2.2 DMP對黑腹果蠅繁殖的影響

2.2.1 DMP對黑腹果蠅產卵時間的影響 由表2可以看出，3期黑腹果蠅的平均產卵時間均在DMP質量分數為7.5%時最遲。第1期平均產卵時間在0.1%時最早，與除2.5%組以外的其他各組差異顯著（P＜0.05），對照組與0.5%、2.5%、7.5%組的產卵時間無顯著差異（P＞0.05）；第2期平均產卵時間在DMP質量分數0.1%時最早，與除對照組以外的其他各組差異顯著（P＜0.05），0.5%組的產卵時間顯著遲于0.1%組和對照組（P＜0.05），同時也顯著早于7.5%組（P＜0.05），但與2.5%組差異不顯著（P＞0.05）；第3期平均產卵時間在DMP質量分數為2.5%時最早，但其與除7.5%組之外的其他各組差異均不顯著（P＞0.05）。

表2 不同質量分數DMP處理黑腹果蠅的平均產卵時間 d

2.2.2 DMP對黑腹果蠅繁殖數的影響 從表3可以看出，3期黑腹果蠅的平均繁殖數均表現出隨著DMP質量分數的增加而先增加后降低的趨勢。第1期平均繁殖數在DMP質量分數為0.5%時最高，顯著高于除0.1%組以外的其他各組（P＜0.05）；7.5%組的平均繁殖數最低，顯著低于其他各組（P＜0.05）。第2期平均繁殖數在DMP質量分數為0.5%時最高，顯著高于除0.1%組以外的其他各組（P＜0.05）；7.5%組的平均繁殖數最低，顯著低于其他各組（P＜0.05）。第3期平均繁殖數在DMP質量分數為0.5%時最高，顯著高于其他各組（P＜0.05）。從圖1可以看出，第2期繁殖的個體與正常果蠅對比形態發生了變化，有白體、殘翅和瘦小等癥狀（b、c左為正常），部分伴有畸形，如腹部彎曲、細尖，背部腫脹突起。據此推測DMP可能對果蠅的生長發育有致畸性的影響。

表3 不同質量分數DMP處理的黑腹果蠅繁殖數 只

3 結論與討論

鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）對黑腹果蠅的生長發育具有一定的抑制作用，高質量分數的抑制作用更為明顯。隨著鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）質量分數的增加，黑腹果蠅的繁殖性能表現出先升高后降低的趨勢。高質量分數的DMP可能對黑腹果蠅具有一定的致畸作用，但仍需進一步證實。

劉慧杰等［4］、胡曉宇等［5］的研究表明，鄰苯二甲酸酯類（PAEs）具有內分泌干擾效應，對生物的生長發育具有一定的毒性。另外，有研究表明，鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）對細菌、藻類和馬鈴薯的生長均有明顯的抑制作用，隨著質量分數的升高其抑制作用隨之增強［7-10］。隨著DMP質量分數的升高，馬鈴薯可溶性蛋白含量呈下降趨勢，使馬鈴薯的生長受阻。鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）也可使細菌的形態發生變化，對菌體變長的影響與本文對果蠅形態的研究結論相似。

圖1 第2期黑腹果蠅繁殖個體比較

用不同質量分數鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）處理后的培養基飼喂的黑腹果蠅，其蛹化數和羽化數表現出降低的趨勢，尤其在7.5%的高質量分數組下降明顯，可見鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）對黑腹果蠅的生長發育具有抑制效應，且高質量分數組的抑制效應更明顯。高質量分數的鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）對黑腹果蠅產卵時間有明顯的延遲作用，而低質量分數組則影響較小。隨著鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）質量分數的升高，本試驗中黑腹果蠅繁殖數量先升高后降低，這與藺琰東等［10］馬鈴薯組培苗SOD活性呈升后降的變化趨勢的結論一致。隨著飼喂培養基鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）質量分數的升高，0.1%組和0.5%組與對照組相比，黑腹果蠅的繁殖數量逐漸增多；2.5%組和7.5%組與對照組相比黑腹果蠅的繁殖數逐漸減少，此結果與徐曼妮等［11］利用鄰苯二甲酸二丁酯處理果蠅的結果一致?？赡苁堑唾|量分數的鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）有促進黑腹果蠅繁殖的效應，而高質量分數的鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）又會抑制這種效應，其具體的影響機制還有待進一步從生理生化指標變化以及分子水平上做深入研究。從3期培養黑腹果蠅的繁殖數量上來看，第2期繁殖數量最多，第3期繁殖數量則明顯降低，可能與親本果蠅的老年化有關。在試驗觀察過程中還發現，第2期和3期培養的黑腹果蠅還出現了白體、殘翅和瘦小等異常癥狀的個體，部分個體還出現了腹部彎曲、細尖，背部腫脹突起等畸形，并且隨著DMP質量分數的增加，異常個體和畸形個體出現了增多的趨勢，推測高質量分數的鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）可能對黑腹果蠅有一定的致畸作用，但仍需要做進一步的驗證性研究。

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