草履虫毒性实验的研究进展

焦 迪

(哈尔滨师范大学)

0 引言

草履虫是一种常见的淡水低等生物，它是原生动物纤毛门的典型代表动物.此种原生动物分布非常广泛，在自然水体中繁殖速度快，容易采集，容易观察，培养方法简单.在水中运动速度极快，能够和周围的介质充分接触，与多细胞动物相比，对毒性的反应更为敏锐.与单纯的化学手段相比，草履虫能够更生动、更真实的反映环境化学毒性物质的毒理效应，是研究有毒物质非常理想的一种材料.它在水环境生态系统中具有重要的地位，是水体质量监测的指示生物之一.近些年来，以草履虫为实验材料进行毒性实验(一般分为急毒性实验和慢毒性实验两种)，研究水体环境中的重金属污染、农药污染等问题，进一步为污水处理、农药使用安全性以及保护生态环境等方面提供更多有价值的参考资料.

1 重金属离子对草履虫的毒性作用

随着工业进程的加速发展，工业废水的排放处理问题很早就引起了人们的注意.工业废水中的重金属离子对自然水体环境造成严重污染，破坏环境，直接危害水生生物.而测定重金属离子对原生动物的半致死浓度，其目的是用原生动物作为指示生物，用来监测水体质量［1-2］.

1.1 镉离子

方卫飞、盛华仙［3］利用硫酸镉、氯化镉、硝酸镉这三种镉化合物对草履虫的生物毒性进行了研究，结果显示硫酸镉毒性最大，其次是氯化镉，硝酸镉毒性最低.镉离子对草履虫具有较强的急性致死毒性作用和慢性积累毒性作用，会影响草履虫的正常生理活动以及繁殖后代.

胡好远等［4］研究表明镉离子对草履虫的24 h半致死浓度为0.3294 mg/L，在一定范围内，草履虫的种群数量随着镉离子浓度的增长而增长，但高浓度的镉离子也降低了草履虫的种群增长率，且当镉离子的浓度为0.1179 mg/L时，草履虫种群增长率最大，为1.5442/d.而冯丽瑛等［5］研究表明镉离子对草履虫的1h半致死浓度为0.96 mg/L，95%置信区间为0.53～1.83 mg/L，随着镉离子浓度的增高，镉离子对草履虫的毒性也逐渐增强.他们研究结果的总趋势是相同的，其半致死浓度不同主要是因为作用时间不同引起的.

镉是主要的重金属污染物之一，对环境、生物的健康有相当的危害性.目前镉对环境污染方面研究较多，而对于生物体的具体危害作用研究较少，有待近一步的深入探讨研究.

1.2 铅离子

周玉［6］的研究表明铅离子对草履虫的24 h半致死浓度为3.9907 mg/L.这说明铅离子对草履虫具有毒害作用.该实验在检测草履虫的死亡数量时设置了两个时间段(12 h、24 h)，其结果显示草履虫的致死原因除了铅离子的直接毒害作用以外，作用时间也是其种群数量减少的重要因素.

目前为止，关于铅离子的毒害作用研究较少，特别是关于铅离子对生物体的危害作用几乎没什么研究，为了更好的防治环境中铅离子的污染，应对铅离子的毒害作用进行更深入的研究.

1.3 铜离子

石同幸等［7］研究表明谷胧甘肤含量的降低是铜离子对草履虫急性致死的主要原因之一，微量的铜对草履虫繁殖有促进作用，所以铜离子对草履虫具有双向生物学效应.石同幸等［8］还进行了其他的研究，结果表明铜离子对草履虫产生繁殖毒性，致使有丝分裂指数降低，生长抑制的阈浓度为0.0195 mg/L.随铜离子浓度的增加，草履虫的相对繁殖率降低，刺丝泡的不发射率增高，存在明显的浓度-反应关系.但是，分裂相细胞比率的下降和体长的阶梯性抑制均无明显浓度依赖关系.长时间接触浓度大于0.0195 mg/L的铜离子对草履虫的DNA有损伤作用，影响草履虫的生长繁殖.

冯丽瑛等［5］研究表明铜离子对草履虫的1 h半致死浓度为0.32 mg/L，95%置信区间为0.27～0.36 mg/L.随着铜离子浓度的增高，铜离子对草履虫的毒性也增大，并有明显的剂量效应关系.而潘志崇等［9］研究则表明铜离子对尾草履虫的1 h半致死浓度分别为0.32 mg/L，95%置信区间分别为0.29～0.36 mg/L.他们的研究结果相一致.但周玉［6］的研究表明铜离子对草履虫的24 h半致死浓度为0.0826 mg/L.这一研究结果不同于前面所叙述的，主要是因为作用时间不同造成的.

综上所述，铜离子作为人类长期使用的杀虫剂，随着社会的发展，应用也日益广泛，对水体的污染也越来越受到人们的重视，所以有关这方面的报道有很多，研究也相对透彻.

1.4 锌离子

潘志崇等［9］研究表明锌离子对尾草履虫的1 h半致死浓度为11.48 mg/L，95%置信区间为8.98～14.88 mg/L.不同浓度的锌离子对尾草履虫的毒性不同，锌离子浓度越高，对尾草履虫的毒性越大.锌离子的浓度为56.0 mg/L时，对尾草履虫的毒性最大.

锌离子既是重金属也是多种生物必不可少的微量生命元素.它们在低浓度下可作为生物生长的营养成分，但超过一定浓度，会对生物体表现出不同程度的毒害作用.而锌离子对生物体有哪些毒害作用，现在还不是很清楚，所以可以进行更加具体的研究.

2 农药对草履虫的毒性作用

近些年来，由于农药的使用量不断增大，导致越来越多的农药随水流进入自然水体之中，对环境造成严重的污染，也对生物体造成很大的危害.利用农药对草履虫进行毒性实验，旨在研究农药使用的安全性，为更好的保护自然水体提供依据.

2.1 菊酯类农药

刘庆余等［10］研究表明南开菊酯对草履虫的半致死浓度为5.0 mg/L左右.低浓度的南开菊酯对草履虫的种群生长具有一定的刺激作用.当南开菊酯的浓度大于0.2 mg/L时，随着南开菊酯浓度的增加，对草履虫的毒性也逐渐增加，当南开菊酯的浓度达到0.4 mg/L时，草履虫开始致死.刘庆余等［11］也用乙氰菊酯对草履虫进行了毒性实验.结果表明乙氰菊酯以甲苯为助溶剂对草履虫的半致死浓度为16.3 mg/L，乙氰菊酯以丙酮为助溶剂对草履虫的半致死浓度为24.0 mg/L.由此可知，乙氰菊酯以甲苯为助溶剂的毒性高于以丙酮为助溶剂的毒性.

王莉霞等［12］研究表明，氰戊菊酯对原生动物群落的48h半致死浓度为15.83 mg/L，氰戊菊酯使原生动物的群落结构发生变化，各个功能类群均受到不同程度的损伤.李霖等［13］研究表明三氟氯氰菊酯对草履虫1 h半致死浓度为1.65 mg/L，三氟氯氰菊酯的浓度越高，草履虫的死亡率越高.绝对致死剂量为40.00 mg/L，最小致死剂量为0.16 mg/L.在小于绝对致死剂量的情况下，一定时间、一定浓度范围内随着三氟氯氰菊酯浓度的增大，草履虫的种群增长率也增大.三氟氯氰菊酯能够促进对草履虫种群增长的根本原因可能是环境雌激素的效应.

菊酯类农药对草履虫所做的毒性实验，研究技术相对成熟，研究的菊酯类农药种类也比较多，但研究方法单一，应探索出更多的研究方法.

2.2 其他农药

张燕萍等［14］研究表明甲维盐对草履虫的1h半致死浓度为430.177 mg/L，多菌灵对草履虫的1 h半致死浓度为135.391 mg/L，扑草净对草履虫的1h半致死浓度为117.739 mg/L.甲维盐、多菌灵、扑草净的95%置信区间分别为414.789～440.723 mg/L，102.475 ～177.581 mg/L，73.492 ～175.622 mg/L.农药浓度越大，草履虫的耐受性越低，死亡率越大.由此可知，3种农药中对草履虫毒性最大的是扑草净，其次是多菌灵，毒性最小的是甲维盐.

李霖等［15］研究表明毒死蜱对草履虫的1 h半致死浓度为0.04359 mg/L，随着毒死蜱溶液浓度的增高，草履虫的死亡率也增高.毒死蜱浓度在0.005～1.29 mg/L范围内，随着毒死蜱浓度的减小，种群的增长率则增大，说明毒死蜱在一定低浓度范围内对草履虫的生殖具有促进作用、对环境具有内分泌干扰物效应.李霖等［16］还研究了多灵菌对草履虫的毒性实验.结果表明多灵菌对草履虫的1 h半致死浓度为0.5340 mg/L，最大无致死浓度为0.075 mg/L，最小全致死浓度为37.5 mg/L.在最大无致死浓度到最小全致死浓度之间，多菌灵浓度越小种群增长率越大.所以在一定剂量范围内，多菌灵对草履虫的生殖作用是低浓度促进、高浓度抑制.这种结果与内分泌干扰物效应相似.

娄维义等［17］研究表明在乙酰甲胺磷胁迫下尾草履虫和绿草履虫的1 h半致死浓度分别为11.972 mg/L、10.928mg/L，95%的可信限分别为10.894～13.113 mg/L、9.9055～13.113 mg/L.而12 h半致死浓度分别为3.1911 mg/L、2.9011 mg/L，95% 的可信限分别为2.8957～3.5121 mg/L、2.6465 ～3.1639 mg/L.随着乙酰甲胺磷浓度的增高，对两种草履虫的毒性也增大.草履虫可以成为乙酰甲胺磷敏感的毒性评价生物，且与尾草履虫相比绿草履虫对毒性的敏感度更高.

周海龙等［18］研究表明滴滴涕和苯并芘对草履虫的半致死浓度为126.012 mg/L和180.167 mg/L.不同浓度的滴滴涕和苯并芘对草履虫进行毒性作用时，草履虫呈现出不同的形态.滴滴涕对草履虫的毒性作用大于苯并芘对草履虫的毒性作用.

为了更好的研究农药使用的安全性，应对现在经常使用的农药进行更全面细致的研究，并且对相同作用的农药毒性进行比较，用以选出毒性最小、对环境污染最小的农药种类，并推广应用.

3 结束语

综上所述，镉离子、铜离子对草履虫的毒性实验研究较多，而铅离子、锌离子对草履虫的毒性实验研究较少.并且研究主要集中在水体污染方面，而关于重金属离子对生物体具体危害作用的报道很少.农药对草履虫的毒性实验虽然做了很多工作，研究技术也比较成熟，但是研究的农药种类依然不够全面，相同作用的农药毒性比较方面的研究也较少，研究方法也比较单一.建议以后对生物体具体毒害作用和农药毒性比较方面做更细致全面的研究，以便为水体环境监测、污水处理以及农药使用安全性等方面提供更多参考.

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