论文部分内容阅读
随着抗菌剂的大量生产和广泛应用,越来越多的抗菌剂会经由各种方式排放入环境,极大威胁生态环境和人类健康。排放入环境中的抗菌剂往往是低剂量和混合暴露的,低剂量的抗菌剂可能会对生物体产生低浓度促进而高浓度抑制的Hormesis效应,而抗菌剂混合暴露时往往会产生交叉现象。交叉现象是指当使用模型法判别混合物的联合毒性作用时,混合物实际的浓度效应曲线（concentration-response curve,CRC）与其预测模型曲线发生交叉的现象,表现为随着混合物的浓度变化,其联合毒性作用模式也随之有所不同。目前,虽然有很多研究发现了交叉现象,但是关于交叉现象的研究大多停留在表面的分析,缺乏深入的探索。那么环境中的混合抗菌剂会对细菌产生怎样的交叉现象呢?交叉现象是否会随细菌的不同生长阶段发生变化?这些都值得我们探索。交叉现象是一种随浓度变化的现象,而化合物产生的Hormesis也表现为随浓度变化,那么交叉现象是否与Hormesis有关?Hormesis又会如何调控混合物的交叉现象?这些都尚未有准确的定论。因此,有必要深入研究交叉现象和Hormesis之间的关系,这将帮助环境保护部门更为全面地了解污染物的联合暴露风险,从而更加有效地进行混合污染物的生态风险评价。本研究选取费氏弧菌（Aliivibrio fischeri,A.fischeri）作为模式生物,以磺胺（Sulfonamides,SAs）、盐酸四环素（Tetracycline hydrochloride,TH）、群体感应抑制剂（benzofuran-3（2H）-one,B3O）、纳米银（Nano-silver,AgNP）和多肽作为研究对象,测定了它们在13-24 h对A.fischeri生物荧光的单一毒性。同时,以SAs-TH作为传统抗菌剂-传统抗菌剂混合物的代表,以SAs-B3O作为传统抗菌剂-新型抗菌剂混合物的代表,以AgNP-多肽作为新型抗菌剂-新型抗菌剂混合物的代表,测定了它们在13-24 h对A.fischeri生物荧光的联合毒性,研究各混合抗菌剂对费氏弧菌随时间变化的交叉现象,归纳了混合抗菌剂随时间变化的交叉现象规律,基于A.fischeri的细菌群体感应（quorum sensing,QS）系统和抗菌剂的Hormesis效应机制深入探讨了交叉现象随时间变化的原因。主要研究内容和结论如下:（1）研究了SAs、TH、B3O、AgNP和多肽对A.fischeri生物荧光的单一毒性测定了5种SAs、5种多肽、1种TH、1种B3O和1种AgNP在13-24 h对A.fischeri生物荧光的单一毒性,通过比较24 h的EC50,SAs和B3O的毒性大小顺序为:SMM>SQ>SMR>SD>SM>TH>B3O。AgNP和多肽的毒性大小顺序为:硫酸多粘菌素B>AgNP>硫酸粘杆菌素>硫酸卡那霉素>硫酸卷曲霉素>杆菌肽。除了SMM、硫酸卡那霉素和硫酸粘杆菌素对A.fischeri的生物荧光没有产生Hormesis效应外,其余的SAs、TH、B3O、AgNP和多肽均对A.fischeri的生物荧光产生了Hormesis效应。同时,随着暴露时间的增加,化合物对A.fischeri的生物荧光产生最大促进作用时所对应的浓度总体上在不断增加,且化合物产生促进作用的浓度区间整体上也在逐渐右移。我们推测化合物作用于A.fischeri的QS系统从而表现出随时间变化的Hormesis效应。（2）研究了SAs-TH、SAs-B3O、AgNP-多肽二元混合物对A.fischeri生物荧光的联合毒性测定了4种SAs-TH、5种SAs-B3O和5种AgNP-多肽二元混合物在13-24 h对A.fischeri生物荧光的联合毒性。结果表明,除了AgNP-硫酸多粘菌素B对A.fischeri的生物荧光没有表现出Hormesis效应和交叉现象外,其余的AgNP-多肽、SAs-TH、SAs-B3O二元混合物均对A.fischeri的生物荧光产生了Hormesis效应和交叉现象。交叉现象不仅会随混合物的浓度变化而变化,还会随暴露时间的增加而变化。随着暴露时间的增加,产生交叉现象的浓度区间整体上也在逐渐右移。（3）研究了SAs-TH、SAs-B3O、AgNP-多肽二元混合物随时间变化的交叉现象及机制,比较了传统-传统抗菌剂、传统-新型抗菌剂与新型-新型抗菌剂二元混合物的暴露风险。归纳总结了4种SAs-TH、5种SAs-B3O和5种AgNP-多肽二元混合物在13-24h随时间变化的交叉现象趋势,并基于各二元混合物的交叉现象趋势,总结归纳出二元混合抗菌剂随时间变化的交叉现象均遵循A类（协同）→B类（拮抗→相加→协同）→C类（拮抗）→D类（协同→相加→拮抗）的变化。推测产生这种随时间变化的交叉现象可能与抗菌剂作用于A.fischeri的QS系统从而诱导的Hormesis效应有关。此外,SM不论与传统抗菌剂TH混合还是与新型抗菌剂B3O混合,其在高浓度区暴露风险都很大。相较于TH,B3O与SD、SQ、SMR抗菌剂混合时在高浓度区的生态风险更大。新型-新型二元抗菌剂混合物比传统-传统抗菌剂以及传统-新型抗菌剂在高浓度区的环境暴露风险更大。本论文的研究有利于更全面和深入地认识混合物污染物的交叉现象,从QS系统和Hormesis的角度为交叉现象机制的研究提供新思路,为混合污染物的生态风险评价提供数据支撑和理论参考。