甲醛对果蝇发育和繁殖的影响

阿布都热合曼·吐尔逊，郑 雅，王玉凤*

(1.华中师范大学生命科学学院/遗传调控与整合生物学湖北省重点实验室，武汉 430079;2.新疆喀什师范学院生命与环境科学系，新疆 喀什 844000)

甲醛 (Formaldehyde)是一种重要的化工原料和有机溶剂，无色，有强烈刺激性气味，易溶于水。甲醛的用途非常广泛，10%的甲醛 (福尔马林)能使蛋白凝固，具有杀菌和防腐作用，常用来保存动物标本。甲醛也被广泛使用在现代生活中，随着人民生活水平的提高，人们越来越重视家居装修，但各种建筑材料、装饰材料、装饰物品、家具等材料之中都会含有甲醛，一些生活用品，如香水、喷发水、空气清新剂中也可能含有甲醛。甲醛对动物和人体健康的危害已引起了人们的高度关注。已有研究表明，甲醛染毒能使孕期小鼠胚胎的吸收和死亡率显著增加，并导致胎鼠畸形发生率显著增加 (李解生等，2009)，DNA－蛋白质交联系数显著升高 (程文文等，2010)。甲醛可导致大鼠生长迟缓，学习记忆能力下降(廖双等，2010)。甲醛吸入后可引起人体疲劳、头晕、头痛，睡眠障碍，记忆困难、反应变慢等神经系统损害的症状 (Kilburn，2000)，已被世界卫生组织确定为致癌物之一，会对人体产生致癌作用、致突变作用 (IARC，2004)。

利用果蝇实验检测环境物质的遗传和生物效应是一项简易快速的实验技术，张建民等 (2005)研究表明，甲醛使得果蝇子代数量明显减少，畸形率增加，幼虫体内可溶性糖含量均下降。而且，还会导致体细胞内蛋白质和核酸含量降低，细胞还出现了不同数量的微核 (张建民等，2006)。为探讨甲醛对果蝇幼虫生长、发育速度及蛹期变态发育和繁殖力的影响，本研究通过在培养基中添加不同浓度的甲醛，系统研究了甲醛对果蝇各生活阶段发育及繁殖能力的影响，以期为甲醛对动物及人类健康的危害机理研究以及建立以果蝇作为检测环境污染及毒理研究的模式生物提供基础。

1 材料与方法

1.1 实验材料

采自武汉的野生型黑腹果蝇Drosophila melanogaster由湖北大学曾庆韬教授实验室友好赠送，在25℃下饲养。

1.2 实验方法

1.2.1 含甲醛培养基的配制

在正常培养基 (30 mL水，6 g红糖，0.6 g琼脂粉，6 g玉米粉，0.6 g干酵母菌粉，0.8 mL酵母菌液，0.4 mL丙酸)中分别加入甲醛 (上海试一化学试剂有限公司，分析纯，37%水溶液)至终浓度分别为0.25%、0.50%。

1.2.2 甲醛对果蝇生长发育的影响

收集羽化后8 h的果蝇，在正常培养基中生长至3日龄时，分别转入含0.25%和0.50%的甲醛培养基中，用未加甲醛的正常培养基做对照，每管5对，产卵24 h后，将成蝇去除。孵化后3 d(3龄幼虫时)，每组取10头幼虫称重，检测甲醛对果蝇幼虫生长的影响。同时观察记录各组化蛹时间、羽化时间，研究甲醛对果蝇发育速度的影响。取羽化后的果蝇，雌、雄分开，饲养3 d后，10头一组用CO2麻醉后，在电子天平上 (上海天平仪器厂，JA2003)称重。

1.2.3 甲醛对果蝇繁殖力的影响

取1日龄的雌、雄果蝇，分别放入不同浓度甲醛培养基中培养，5 d后，分别从每管中取30♂，50♀果蝇为一组置于锥形瓶中，用产卵收集盘适应2 h后，换新鲜的收集盘，在相同时间段收集8 h内产的卵，统计产卵量。

1.2.4 数据分析

实验数据以平均值±标准误 (X±SE)表示，采用SPSS软件进行差异显著性分析，以t检验判定进行统计学处理。

2 结果与分析

2.1 甲醛对果蝇幼虫和成虫体重的影响

为研究甲醛对果蝇生长的影响，在对照组(未添加甲醛的正常饲料组)果蝇发育至3龄幼虫时 (即幼虫孵化后的第3天)，每组取10头幼虫一起称重。结果表明，两种含甲醛培养基中的幼虫体重均极显著地低于对照组 (P＜0.01)。正常对照组10头3龄幼虫体重为12.67±0.33 mg，而培养基中添加了0.25%甲醛的幼虫体重仅为8.33±0.33 mg。随着培养基中甲醛含量的提高，果蝇幼虫的生长逐渐减慢。当培养基中甲醛含量提高到0.50%时，同样的生长时间后，10头幼虫体重仅为5.33±0.33 mg(表1)，也极显著地低于添加了0.25%甲醛组 (P＜0.01)。

表1 甲醛对果蝇幼虫和成虫体重的影响Table 1 The effect of formaldehyde in the medium on growth of D.melanogaster

甲醛对果蝇成体体重的影响见表1。与对照组相比，甲醛浓度为0.25%的实验组雌果蝇的体重与对照组相比差异不显著 (P＞0.05)，而饲料中添加0.50%甲醛极则显著降低了雌性果蝇的体重(P＜0.01)。与0.25%实验组相比，0.5%实验组的雌性成蝇体重显著降低 (P＜0.05)。对于雄性果蝇来说，只有浓度为0.5%的实验组体重与对照组相比显著降低 (P＜0.05)，其它的差异均不显著。

2.2 甲醛对果蝇化蛹时间和羽化时间的影响

为了检测甲醛对果蝇幼虫发育速度的影响，观察了各组从产卵 (受精)到化蛹的发育历期以及从产卵到羽化的发育历期。结果表明，对照组中，从产卵到化蛹之间的发育历期平均为6.33 d，而饲料中添加0.25%的甲醛后，该发育历期延长为11.00±0.58 d，二者之间差异达到极显著水平(P＜0.01)。饲料中添加0.50%的甲醛也使得果蝇化蛹时间进一步滞后，从产卵到化蛹之间的发育历期极显著长于对照组 (P＜0.01)，与0.25%的实验组相比，差异也达到显著水平 (P＜0.05)(表2)。

饲料中添加甲醛也导致果蝇的羽化时间延迟。与对照组相比，添加了0.25%和0.5%甲醛的实验组果蝇从产卵到羽化之间的发育历期均极显著长于对照组 (P＜0.01)，但甲醛浓度0.5%的实验组与浓度0.25%的实验组相比，差异不显著 (P＞0.05)(表2)。

表2 甲醛对果蝇化蛹时间和羽化时间的影响Table 2 Effect of formaldehyde in diet on developmental time from embryo to pupation，from embryo to eclosion and during metamorphosis in pupae

由表2还可以看出，从化蛹到羽化之间的蛹期发育历期在各实验组和对照组之间的差异并不显著 (P＞0.05)(表2)，表明羽化时间滞后主要是由于前期幼虫发育时间延长而造成的，只要顺利化蛹，蛹期发育历期与甲醛添加没有显著相关性。

2.3 甲醛对果蝇繁殖力的影响

将果蝇放在含甲醛的培养基中饲喂5 d后，再检测其产卵和孵化情况。结果显示 (见表3)，与对照组相比含甲醛的实验组果蝇的产卵量均有下降，差异达到极显著水平 (P＜0.01)。与甲醛浓度0.25%的实验组相比，甲醛浓度为0.5%的实验组的产卵量也极显著降低 (P＜0.01)。

表3 甲醛对果蝇产卵量的影响Table 3 Effect of formaldehyde in diet on the spawning of D.melanogaster

3 结论与讨论

有关甲醛对动物的生殖、神经、免疫等方面的毒性研究已有较多报道 (王春华等，2009;廖双等，2010;梁瑞峰等，2007)，但甲醛对动物生长影响的研究还不多。本研究表明，饲喂含有甲醛的食物显著抑制了果蝇幼虫和成虫的生长，经过相同的发育时间之后，幼虫体重比对照组显著下降，相同日龄的成蝇体重也较对照组显著降低(表1)，这一结果与廖双等 (2010)的研究结果一致。他们对大鼠的研究发现，甲醛吸入导致新生、幼年和成年组等不同发育阶段的大鼠较同龄对照组均出现体重增长落后 (P＜0.05)的现象。王春华等 (2009)等的研究表明，随着吸入的甲醛剂量的增加，小鼠睾丸组织中S期细胞百分数逐渐增加，G0/G1和G2+M期的细胞百分数逐渐减少，且细胞的凋亡率显著增加，说明甲醛可影响细胞的生长和存活，这可能也是引起动物生长迟缓的原因之一。

正常条件下，果蝇受精卵 (胚胎)产下后，经6 d左右即可化蛹，然而饲喂了含0.25%甲醛的饲料后，这个时间段延长至11 d，随着饲料中添加的甲醛浓度的增高，这一时间进一步延长，说明甲醛可显著延缓动物的发育速度，且这种影响呈剂量效应关系的趋势。同时，这一结果也进一步说明甲醛可对动物生长产生显著的负面影响。虽然经过较长时间的幼虫期之后，部分幼虫已经死亡 (肉眼可见，未统计)，但仍然有一部分幼虫可以成功化蛹，最后羽化为成虫，这可能是这些积累了足量的激素等满足化蛹的其它生理生化因子。由于处于蛹期的果蝇不需要摄取食物，因此蛹期变态发育的时间在对照组和各实验组之间没有显著差异。

李解生等 (2009)发现，甲醛染毒可引起孕期小鼠胚胎的死亡率显著增加。张建民等 (2005)的研究也发现，甲醛导致果蝇子代数量明显减少，说明甲醛对动物的繁殖产生严重影响。本研究通过将成蝇在含甲醛的培养基中饲喂5 d后，再观察其产卵情况，结果显示，实验组相同数量果蝇在相同时间段内的产卵量极显著低于对照组 (表3)，而且也呈现剂量效应关系的趋势，说明减少产卵量可能是甲醛导致果蝇子代数量减少的原因之一。

在一些饲料研究工作中，经常会在研制的饲料中添加一定量的甲醛作为防腐剂 (周敏，2006)。然而由本研究可以看出，食用含甲醛的食物后会对动物的生长、发育、繁殖等都产生严重的毒副作用，因此在实验中出现的一些饲养动物不明死亡现象可能与此有关，应当引起研究者的注意。目前甲醛仍然广泛应用于人们日常生活中，包括一些防腐剂中，因此也要引起人们的高度重视，尽量避免食用含防腐剂的食品。

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