随着人类活动的增加,镉（cadnium,Cd）污染已经成为影响生态系统中生物代谢的全球性环境问题。Cd在人体中的半衰期约为20～30年,又因排泄缓慢易富集的特点,严重威胁人类健康。研究表明,Cd暴露导致细胞产生过量的活性氧（reactive oxygen species,ROS）,增加的ROS与DNA损伤应答系统相互作用,从而影响生物体基因组的稳定性;同时损害了细胞原有的抗氧化防御能力,导致细胞产生氧化应激。当Cd诱导产生的损害超过细胞本身的修复能力时,就会激活信号传导途径启动细胞凋亡。另外,Cd胁迫可导致表观遗传修饰发生改变,并调控相关基因的表达。本研究选用黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）Canton-S品系三龄幼虫为研究对象,在测定Cd对幼虫半致死浓度（lethal concentration 50,LC50）的基础上,进行氮蓝四唑还原实验测定活性氧含量,台盼蓝染色实验及幼虫爬行实验分析中肠细胞损伤情况,并应用彗星实验技术检测中肠细胞DNA损伤;Real-time quantitative PCR 技术检测凋亡相关基因Debcl、hid、rpr、Diap1、p53、Sce,线粒体腺嘌呤核苷酸转位酶（adanine nucleotide translocase,ANT）编码基因Ant2、sesB,以及全基因组甲基化测序中甲基化状态发生改变的Cd应激抗性基因Cdc42、Mekk1在mRNA水平的表达;重亚硫酸盐测序（Bisulfite Sequencing PCR,BSP）技术检测Mekk1基因的DNA甲基化位点,分析Cd胁迫对果蝇三龄幼虫氧化应激和细胞凋亡的影响,并初步探究其分子机制。研究结果如下:（1）Cd胁迫果蝇幼虫的LC50为4.449 mg/kg,依此将Cd浓度设定为1.125 mg/kg、2.25 mg/kg、4.5 mg/kg、9mg/kg 进行后续研究。（2）氮蓝四唑还原实验及台盼蓝染色实验结果显示,Cd胁迫诱导果蝇幼虫体内活性氧（reactive oxygen species,ROS）含量增加,中肠细胞发生损伤,同时幼虫表现一定的行为异常,如转弯及扭曲次数增加、体壁异常收缩等。（3）彗星实验结果显示,与对照组相比,Cd处理组果蝇幼虫中肠细胞DNA的尾部DNA百分比（Tail DNA%）增加,表明中肠细胞发生DNA损伤,推测可能是ROS含量增加诱导细胞发生氧化应激所致。（4）ANT蛋白编码基因Ant2、sesB的表达量总体呈下降趋势,表明Cd胁迫可能使果蝇线粒体功能受损,从而诱导氧化应激、产生氧化损伤。促凋亡基因Debcl、hid、rpr、p53基因表达量随Cd浓度升高而增加,抑凋亡基因Sce的表达呈现出先上升后下降的趋势,Diap1基因表达下调,结果表明Cd胁迫促进了促凋亡基因表达,抑制了抑凋亡基因的表达,因此随着浓度升高中肠细胞损伤以及DNA损伤程度加重。另外,本研究发现Cd胁迫诱导果蝇翅膀形态、大小等发生变化,尤其在高浓度处理组（9 mg/kg）中发现了“残翅”果蝇,而Sce作为凋亡抑制剂主要在果蝇翼盘中表达,结果表明Cd诱导的Sce表达改变参与了翅膀形态发育的调控,导致果蝇翅膀表型改变。（5）应激抗性基因Mekk1的表达上调,BSP测序技术结果显示其DNA甲基化水平下降,这与果蝇全基因组甲基化测序结果一致,同时该基因的甲基化率与基因表达量之间呈显著负相关（r=-1.000）。结果表明,Cd胁迫诱导果蝇Mekk1基因DNA甲基化水平改变,从而调控该基因的表达,也进一步表明重金属Cd对果蝇的毒性效应与表观遗传途径相关联。综上所述,重金属Cd胁迫诱导果蝇三龄幼虫活性氧含量增加,发生氧化应激;凋亡相关基因表达改变最终可能导致细胞凋亡。另外,果蝇应激抗性基因甲基化率下降,基因表达上调,表明Cd通过诱导果蝇DNA甲基化修饰发生改变,从而调控相关基因的表达。本文通过研究Cd对果蝇翅膀表型、中肠细胞活性、幼虫运动能力、细胞DNA完整性以及细胞凋亡相关基因的表达和应激抗性基因甲基化水平的影响,更加全面地了解Cd早期暴露对果蝇的毒性作用,探讨Cd诱导细胞凋亡的相关机制,阐明表观遗传在Cd诱导果蝇产生毒性应激中发挥的作用,为Cd的污染防治提供理论及实验依据。