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重金属是指密度大于5g·cm-3的金属元素,主要包括镉、铬、汞、铅、铜、锌、银、锡等。近年来,重金属离子随着工业废水被排入水环境中,由此带来的环境风险已经引起人们广泛关注。其中镉(Cadmium, Cd)是重要的重金属污染物之一,已被美国农业委员会列为当前最重要的一种农业环境污染物,是公认的可致癌重金属,其毒性大、蓄积性强,可通过废气、废水、废渣排入环境及土壤,通过富集作用大量积累于植物体,再经食物链进入人体并危及人体健康。众多研究表明,Cd能造成生物体的氧化损伤最终导致细胞凋亡并威胁生命；其毒性作用也体现在通过引起生物的表观遗传变异使基因组不稳定及基因表达失控,相关研究涉及较多的是基因组DNA甲基化水平、特定基因启动子区甲基化状态及甲基转移酶的表达活性改变等。本研究以黑腹果蝇(Drosophila melanogaster) Canton-S品系为实验动物,在生理水平上检测了不同质量浓度(7.5mg/L、15.0mg/L、30.0mg/L、60.0mg/L)Cd处理后亲代(F0)及其未受Cd处理的子一代(F1)果蝇寿命及生殖力的影响；在分子水平上以Real-time PCR方法检测了不同质量浓度Cd对F0及其未受处理的F1代果蝇抗氧化酶系统相关基因(CuZn-SOD、Mn-SOD、CAT)及DNA甲基化修饰系统相关基因(dDnmt2、dMBD2/3)表达活性的影响；另外,以Real-timePCR方法检测了不同发育时期及不同性别(0～3h胚胎、6～9h胚胎、12～15h胚胎、18～21h胚胎、三龄幼虫、蛹、雌蝇、雄蝇)果蝇中dDnmt2与iMBD2/3基因的表达特点。取得结果如下：1.Cd对果蝇产生了较明显的生理影响,培养基中添加不同质量浓度Cd后,与对照组相比,F0雌、雄果蝇的平均寿命、中间寿命、最高寿命均显著缩短(P<0.05)且呈现浓度依赖性,其中最大剂量组(60.0mg/L)的寿命缩短了7-8倍,表明重金属Cd胁迫可导致果蝇提前衰老进而缩短寿命。同时未受Cd处理的F1代也出现寿命缩短现象,与对照组相比,F1代果蝇的平均寿命、中间寿命、最高寿命均缩短,最大剂量组的寿命缩短了约1-1.5倍。表明重金属Cd对果蝇寿命的影响至少可传递到子一代。2.培养基中添加不同质量浓度Cd后,与对照组相比,各浓度组雌蝇所产子代数目减少,且具有浓度依赖效应,其中浓度组15.0mg/L、30.0mg/L、60.0mg/L达到显著水平(P<0.05),表明高浓度的Cd暴露可显著减少果蝇的孵化数目,从一定程度上说明一定浓度的重金属Cd可导致果蝇生殖力减弱。但是这一影响未延续至子一代果蝇,F1代果蝇生殖力与对照组相比没有明显变化。3.不同质量浓度Cd处理雌、雄果蝇后,Real-time PCR检测CuZn-SOD、 Mn-SOD.CAT基因的相对表达量。结果显示,与对照组相比,CuZn-SOD、Mn-SOD、CAT基因表达随Cd浓度的增加呈下调趋势,其中高浓度(60.0mg/L)影响最显著(P<0.05)。同时胁迫解除的F1代果蝇CuZn-SOD、Mn-SOD、CAT基因也发生表达变异即随浓度的升高呈下调趋势。表明Cd胁迫影响了果蝇体内抗氧化酶系统相关基因的表达,并且这种表达改变至少可传递到子一代。4.应用Real-time PCR方法检测了dDnmt2、dMBD2/3在不同发育时期及不同性别(0～3h胚胎、6～9h胚胎、12～15h胚胎、18～21h胚胎、三龄幼虫、蛹、雌蝇、雄蝇)果蝇中的转录表达,结果显示dDnmt2与dMBD2/3分别在6～9h和0～3h胚胎期表达量最高,在12～15h和18～21h胚胎、三龄幼虫、蛹、成虫期表达明显降低,这一表达特点与果蝇不同发育时期基因组DNA甲基化水平相一致。5.以Real-time PCR检测Cd处理后雌、雄果蝇dDnmt2、dMBD2/3在mRNA水平的表达变化,结果显示,与对照组相比,各处理组dDnmt2、dMBD2/3基因均表达上调,但随Cd离子浓度的升高上调强度呈下降趋势,最低浓度(7.5mg/L)组dDnmt2、dMBD2/3基因表达量是对照组的10倍,达到显著差异水平(P<0.05),影响最明显；同时这种变化趋势在协迫解除后的F1中继续存在(P<0.05)。表明重金属镉可能通过调控DNA甲基化相关基因的表达诱导其发生表观遗传变异,并且这些变异至少可传递到子一代。