抗生素药物不仅用于人类医疗,在畜牧水产养殖等农业生产活动中也应用广泛。抗生素药物的不合理使用可能会产生一系列生态环境问题。未被完全吸收、利用的药物或其代谢物将通过尿液、粪便排泄等途径进入水体,而污水处理厂现有处理技术对其不能有效地去除。虽然目前尚未发现半衰期类似持久性有机污染物(POPs,Persistent,Organic Pollutants)的药物,但是大量连续性地向水环境中释放,仍有可能形成“假性持久性”污染,给人类和生态环境带来很大的危害。另外,水环境中药物还会污染土壤与食物,间接影响人类健康。当抗生素进入非靶生物体内,可能会干扰生物体的代谢反应过程,这些反应首先是在分子水平体现,然后在细胞、器官、个体、种群、生态系统各个水平上表现出来。分子和细胞水平上的早期变化可作为生物标记物用于污染物的早期检测研究中。细胞色素P4501A1(CYP1A1)和P-糖蛋白(P-gp)是机体细胞内参与包括抗生素在内的外源污染物代谢的酶和蛋白,可对生物体所处的污染暴露状态和潜在危险进行预警。由于阿部鲻鰕鯱鱼(Mugilogobius)在水环境污染监测中有较好的应用优势,本文克隆了阿部鲻鰕鯱鱼CYP 1A1和P-gp基因并测定其核酸序列,并证明利福平和诺氟沙星在不同暴露时间和不同暴露剂量的作用下可诱导这两个基因的表达,同时还在广州花地河和某药厂排污口附近进行了野外暴露实验,结果表明阿部鲻鰕鯱鱼CYP 1A1和P-gp可作为较为敏感的生物标记物应用于水环境如抗生素污染物暴露的检测和评价。提取经β-萘黄酮诱导的阿部鲻鰕鯱的总RNA,根据GenBank登录的鱼类CYP1A mRNA序列设计引物,采用RT-PCR法扩增,获得649bp的阿部鲻鰕鯱鱼cDNA核心片段,该片段与其他物种的CYP 1A基因具有很高的相似性。在此基础上进行5′端扩增和3′RACE获得了全长cDNA,其长度为1943bp,其中编码区长1552bp,编码516个氨基酸残基组成的蛋白质,与底鳉(Fundulus heteroclitus)、日本鳗鲡(Anguilla japonica temminck et schlegel)、鲻(Mugil cephalus)等CYP1A蛋白大小相同,推测该蛋白质分子量大小为58.71kDa。所得序列具有已发现的CYP1A分子的主要特征和功能域,包括亚铁血红素结合区、酶功能所需的精氨酸密码子和终止密码子。该基因所推导出的氨基酸序列与其他物种CYP 1A1的氨基酸进行多序列比较,并构建系统进化树。BLAST结果显示,阿部鲻鰕鯱鱼P450 1A1与刺泥鲽(limanda)P450 1A1同源性最高,达91.6%;与其他鱼类P450 1A1的同源性都较高,大于70%;与人、鸟类和小鼠等哺乳类动物的P450 1A1同源性略低,均为60%左右,依此构建的进化树与其分类关系吻合;由此推断,该基因为阿部鲻鰕鯱鱼的CYP 1A1基因。根据已发表的不同物种P-gp mRNA序列设计引物,RT-PCR法扩增出741bp的片断,与其他鱼类的P-gp cDNA序列有较高的同源性,根据获得序列设计半巢式引物,得到1958bp编码区的片段。所编码的氨基酸BLAST结果显示,阿部鲻鰕鯱P-gp与底鳉P-gp同源性最高,达96.9%;与其他鱼类P-gp的同源性都较高,大于85%;与人和家犬等哺乳类动物的P-gp同源性也较高,均为82%左右。初步推断,所克隆的基因片断为阿部鲻鰕鯱P-gp基因。设计阿部鲻鰕鯱鱼CYP1A1、P-gp和β-actin基因特异性检测引物,以β-actin基因为内参,利用RT-PCR技术研究腹腔注射利福平和饲料中加入诺氟沙星对CYP1A1基因表达的影响,发现5mg/kg鱼体重的利福平和5mg/kg鱼体重的诺氟沙星作用72h都可上调CYP1A1和P-gp基因的表达。不同浓度的诺氟沙星饲料暴露96h可诱导阿部鲻鰕鯱鱼CYP1A1和P-gp基因的表达,其诱导表现出剂量-效应关系。野外暴露24h可发现CYP1A1和P-gp基因的表达,且在96h和144h都检测到污染物对CYP1A1和P-gp分子水平的诱导。阿部鲻鰕鯱鱼的CYP 1A1和P-gp基因是可作为喹诺酮类抗生素药物污染的生物标志物,在本研究的基础上,通过分子和蛋白水平检测方法的建立和完善,可望将阿部鲻鰕鯱鱼应用于包括抗生素药物在内的PPCPs等污染物的的生态毒性监测和评价。