阿特拉津和噻吩磺隆对三种纤毛虫种群生长的影响

李雪菡，吕湘琳，郑晓楠，石雪，齐红莉

阿特拉津和噻吩磺隆对三种纤毛虫种群生长的影响

李雪菡，吕湘琳，郑晓楠，石雪，齐红莉通信作者

（天津农学院 水产学院 天津市水产生态及养殖重点实验室，天津 300392）

利用实验生态学方法探究三种自由生纤毛虫：扇形游仆虫(、海洋尾丝虫(和肉色伪角毛虫()，在不同浓度阿特拉津（atrazine）和噻吩磺隆（thifensulfuron）药物作用下的种群动力学规律。探讨不同浓度下两种药物对扇形游仆虫、海洋尾丝虫、肉色伪角毛虫种群密度、种群生长率和世代时间的影响。结果表明，在阿特拉津作用浓度为6 mg/L、噻吩磺隆作用浓度为6 mg/L时，扇形游仆虫种群密度峰值较其他试验组大。各浓度试验组扇形游仆虫种群生长率和世代时间间存在差异。在阿特拉津作用浓度为6.5 mg/L、噻吩磺隆作用浓度为6.5 mg/L时，海洋尾丝虫种群生长明显受到抑制。各浓度试验组海洋尾丝虫种群生长率和世代时间差异较大。在阿特拉津作用浓度为6.5 mg/L、噻吩磺隆作用浓度为7.5 mg/L时，肉色伪角毛虫种群生长受到明显抑制。各浓度试验组肉色伪角毛虫种群生长率和世代时间差异明显。

阿特拉津；噻吩磺隆；扇形游仆虫；海洋尾丝虫；肉色伪角毛虫；种群生长

扇形游仆虫（）属于纤毛虫门（Ciliophora），旋唇纲（Spirotrichea），腹毛亚纲（Hypotrichia），游仆目（Euplotida），游仆虫科（Euplotidae），游仆虫属（），是原生动物纤毛虫中具有代表性的海洋周丛生物种之一[1]。海洋尾丝虫()属于纤毛虫门（Ciliophora），寡膜纲（Oligohymenophorea），盾纤目（Philasterida），嗜污科（Uronematidae），尾丝虫属（），是养殖及育苗水体中较为常见的海洋纤毛虫类群[2]。肉色伪角毛虫（）隶属于纤毛门（Ciliophora），多膜纲（Spirotrichea），腹毛目（Spirotrichea），尾柱亚目（Pseudokeronopsidae），伪角毛虫科（Pseudokeronopsis），是一类在水环境中比较常见的海洋底栖类纤毛虫[3]。

阿特拉津（atrazine）又称莠去津，化学名为2-氯-4-乙胺基-6-异丙胺基-1，3，5-三嗪，分子式为C8H14ClN5，是一种用于去除一年生禾科和阔叶杂草的除草剂，在我国目前被广泛使用[4-7]。噻吩磺隆（thifensulfuron），其化学名为3-（4-甲氧基-6-甲基-1，3，5-三嗪-2-基）-1-（2-甲氧基甲酰基噻吩-3-基）-磺酰脲，分子式为C12H13N5O6S2，是一种常用的超高效新型除草剂，多用于杂草类[8-9]。除草剂阿特拉津、噻吩磺隆广泛使用，在水体中积蓄，危害水生生物如七鳃鳗的鳃氯细胞、雄性锈螯虾的嗅觉介导，潜在影响人类生存环境，诱发癌症、帕金森病等[4,10-11]。

近年来，关于纤毛虫在微食物网方面的研究和调节细菌种群、再生营养物质方面的重要作用研究成果颇多[12-14]，原生动物纤毛虫对海水养殖生物的影响越来越大[15]。但是关于阿特拉津和噻吩磺隆对水生态微食物网纤毛虫的影响等相关报道较少。本试验以养殖水体中较为常见的三种自由生纤毛虫（扇形游仆虫、海洋尾丝虫、肉色伪角毛虫）为试验动物，两种目前广泛应用的除草剂（阿特拉津和噻吩磺隆）为试验药物，研究两种试验药物对三种自由生纤毛虫的种群增长的影响，以期为两种药物对原生动物的毒理学研究提供基础理论数据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验用纤毛虫由中国海洋大学原生动物学研究室细胞库惠赠，12 ℃保种。试验前将保种的3种自由生海洋纤毛虫分别置于室温（20～22 ℃）下活化，在培养皿中加入盐度为30的海水培养液进行单克隆培养，加入米粒[16]，避免污染，待种群密度达到指数增长期时，转接到锥形瓶中扩种培养至种群密度达到指数增长期峰值时，即可开始试验。

1.2 试验方法

根据预实验结果，设置阿特拉津和噻吩磺隆对扇形游仆虫的作用浓度为0、2、4、6、8、10 mg/L，对海洋尾丝虫的作用浓度为0、0.5、1.5、2.5、3.5、4.5、5.5、6.5 mg/L，阿特拉津对肉色伪角毛虫作用浓度为0、0.5、1.5、2.5、3.5、4.5、5.5、6.5 mg/L，噻吩磺隆对肉色伪角毛虫作用浓度为0、0.5、1.5、2.5、3.5、4.5、5.5、6.5、7.5、8.5 mg/L。每个试验组初始虫体为10 ind，试验持续14 d，每隔24 h分别观察该时间点三种纤毛虫种群生长情况，分别取扇形游仆虫、海洋尾丝虫0.1 mL培养液用浮游动物计数框（0.1 mL），使用2%的戊二醛[17]，进行固定计数，肉色伪角毛虫进行全孔计数，重复两次，误差不超过15%[18]，每组设3个平行组，结果取平均值。

种群自然增长率的计算采用公式：lnN＝0＋，式中0是指初始种群密度，为自然增长率，t为时间时的种群密度[19]。以时间为横坐标，纤毛虫种群密度为纵坐标，种群增长率以最小二乘法回归分析得出[20]。

世代时间（）的计算公式为：＝（2/），根据算出的种群自然增长率（）计算出世代时间 （）[21]。

1.3 数据分析

各试验组数据取平均值，用Excel 2016软件进行数据分析，用Sigmaplot 13.0软件进行绘图。

2 结果

2.1 不同浓度阿特拉津和噻吩磺隆对扇形游仆虫种群生长的影响

扇形游仆虫种群密度随着时间增加逐渐增多，在120～144 h时间段内种群密度达到峰值，之后开始呈下降趋势。各试验组种群密度基本于144 h时达到峰值，8 mg/L试验组的种群数量达到峰值时间较其他试验组略短，在120 h时达到种群密度最大值，但是其数量明显少于空白对照组，且种群数量在达到峰值后迅速减小。与空白对照组相比，阿特拉津明显抑制扇形游仆虫的种群生长。与其他试验组相比，药物作用浓度为6 mg/L时，可以刺激扇形游仆虫种群生长，种群数量峰值明显多于其他试验组（图1A）。空白对照组的种群生长率明显高于其他试验组，8 mg/L试验组的种群生长率明显高于其他试验组，而世代时间明显低于其他试验组，相应的世代时间最短。试验组的世代时间皆高于空白对照组。低浓度试验组（2、4、6 mg/L）的种群生长率随药物浓度升高而降低，世代时间则相反（图1B）。

扇形游仆虫在噻吩磺隆作用下种群生长的变化，与空白对照组相比，作用浓度为6 mg/L时，种群密度峰值最大，说明噻吩磺隆在此浓度下对扇形游仆虫有刺激种群生长的作用。随着作用时间延长，各浓度试验组均出现种群密度下降的趋势。其他试验组扇形游仆虫的种群密度基本在144 h、168 h时达到峰值。作用浓度为10 mg/L时，扇形游仆虫的种群数量几乎锐减至0，说明该浓度对扇形游仆虫影响较大（图2A）。2 mg/L试验组的种群生长率和世代时间基本与空白对照组持平。其他试验组种群生长率和世代时间趋势基本相反（图2B）。

2.2 不同浓度阿特拉津和噻吩磺隆对海洋尾丝虫种群生长的影响

阿特拉津作用浓度为0.5和1.5 mg/L时，海洋尾丝虫试验组种群密度高于空白对照组，说明低浓度阿特拉津促进种群生长，随着时间增加，种群数量逐渐减少，直至达到新的平衡状态。阿特拉津作用浓度为2.5 mg/L时，海洋尾丝虫种群数量在216 h出现小幅增加，但种群密度仍低于120 h时达到的峰值，说明随着时间增加，阿特拉津对海洋尾丝虫种群影响增大。阿特拉津作用浓度为6.5 mg/L时，该试验组的最大种群密度明显低于其他试验组，且随药物作用时间增加，种群密度迅速下降，锐减至0（图3A）。高浓度试验组（3.5、4.5、5.5、6.5 mg/L）的种群生长率明显高于低浓度试验组（0.5、1.5、2.5 mg/L）。低浓度试验组（0.5、1.5、2.5 mg/L）的世代时间则明显高于高浓度试验组（3.5、4.5、5.5、6.5 mg/L）（图3B）。

与空白对照组相比，当噻吩磺隆以高浓度（5.5、6.5 mg/L）作用于海洋尾丝虫时，其种群密度最大值明显低于其他试验组，说明高浓度的噻吩磺隆可以抑制其种群生长。噻吩磺隆作用浓度为0.5 mg/L时，种群密度在120 h时达到峰值，随后种群数量迅速下降。噻吩磺隆作用浓度为4.5 mg/L时，种群密度在96 h达到峰值，随着时间的增加，种群数量的减少速度高于低浓度下种群数量的减少速度，说明在4.5 mg/L时噻吩磺隆增强了对其的抑制作用（图4A）。噻吩磺隆作用浓度为1.5 mg/L时，其种群生长率明显高于其他试验组，世代时间明显低于其他试验组。其他试验组的种群生长率普遍较低（图4B）。

2.3 不同浓度阿特拉津和噻吩磺隆对肉色伪角毛虫种群生长的影响

不同浓度阿特拉津作用于肉色伪角毛虫对其种群密度峰值出现的影响较小。但是高浓度（5.5、6.5 mg/L）阿特拉津作用于肉色伪角毛虫时，种群生长密度没有太大波动，种群几乎没有生长，试验后期种群数量减至0。在低浓度（0.5、1.5、2.5、3.5 mg/L）下，各个浓度达到峰值的时间点不一致，种群生长的速度也是极其缓慢的。整体来看，阿特拉津对肉色伪角毛虫种群生长的抑制作用很大（图5A）。高浓度（5.5、6.5 mg/L）的种群密度峰值仍低于初始虫体数量，种群生长率和世代时间为0。0.5 mg/L试验组的种群生长率明显高于其他试验组（图5B）。

不同浓度噻吩磺隆作用于肉色伪角毛虫，在作用浓度为3.5、4.5、5.5、6.5 mg/L时，肉色伪角毛虫的种群数量明显高于空白对照组。在作用浓度为0.5、1.5、2.5、7.5、8.5 mg/L时，肉色伪角毛虫的种群基本与空白对照组持平，甚至明显低于空白对照组。说明噻吩磺隆在高浓度（7.5、8.5 mg/L）和低浓度（0.5、1.5、2.5 mg/L）时对肉色伪角毛虫的种群生长有明显的抑制作用，在中浓度（3.5、4.5、5.5、6.5 mg/L）时有明显刺激其种群生长的作用（图6A）。高浓度（7.5、8.5 mg/L）的种群密度峰值仍低于初始虫体数量，种群生长率和世代时间为0。4.5 mg/L试验组的种群生长率明显高于其他试验组，世代时间随药物浓度增加而减小（图6B）。

3 讨论

3.1 阿特拉津和噻吩磺隆对扇形游仆虫种群生长的影响

与空白对照组相比，高浓度（8、10 mg/L）下的阿特拉津、噻吩磺隆对扇形游仆虫的种群生长起抑制作用，低浓度（2、4、6 mg/L）可刺激扇形游仆虫种群生长。即药物作用浓度越高，抑制效果越明显[22]。阿特拉津、噻吩磺隆作用于扇形游仆虫时，种群数量均呈现指数上升趋势，在144 h前后，种群出现一个过渡期，随后种群数量开始下降，进入衰退期。两种药物对扇形游仆虫的作用结果皆符合逻辑斯蒂增长曲线。试验结果与王海博[1]研究的在杂菌培养液试验中，光照组和黑暗组扇形游仆虫的种群增长中，光照组的停滞期为48 h，其后进入指数增长期，指数增长期约持续到192 h后进入稳定期，264 h后种群进入衰退期的结果基本一致。

本试验研究表明纤毛虫种群增长曲线符合逻辑斯蒂增长曲线，在一般情况下，细胞分裂之前会普遍存在一个停滞期[23]，从生态学角度上分析这一现象是由于纤毛虫种群对外界环境做出的一种生态反应[24]，这一现象已由TAYLOR等[19]做出解释，即接种的个体在进入一个全新的生活环境后，总会通过一定方式来使其种群数量达到一定的峰值，之后会出现一个停滞期，随着外界环境不断刺激，种群数量会进入衰退期。

3.2 阿特拉津和噻吩磺隆对海洋尾丝虫种群生长的影响

不同浓度的阿特拉津作用于海洋尾丝虫种群生长时，从总体来看，与空白对照组相比，低浓度（0.5、1.5、2.5、3.5、4.5 mg/L）下的海洋尾丝虫的种群生长数量远高于高浓度（5.5 mg/L和6.5 mg/L），并且种群的增长符合逻辑斯蒂增长曲线，说明低浓度阿特拉津对海洋尾丝虫的种群生长有促进作用，高浓度抑制其种群生长。曾红等[2]在探究海洋尾丝虫种群生长的营养条件及适宜温度时，使用牛肉浸膏和酵母浸膏培养液培养，海洋尾丝虫的种群增长随着时间的增加表现出先增加后下降的曲线；在4 ℃条件下，海洋尾丝虫种群数量增长缓慢，在32 ℃下，海洋尾丝虫种群生长均处于停滞状态，没有出现繁殖现象，海洋尾丝虫的虫体密度在20 ℃时可迅速达到峰值，短暂稳定后，随着时间增加，种群生长密度迅速下降。

在研究噻吩磺隆对三叶浮萍生长影响时，噻吩磺隆对其生长具有显著的抑制作用，随着药物浓度加大，对其抑制作用也越强。噻吩磺隆的浓度为0.12 mg/L时，三叶浮萍的生长情况为停滞状态[25]。本试验表明，不同浓度的噻吩磺隆对海洋尾丝虫种群生长的影响也是有区别的，和对照组相比，随着浓度增加，海洋尾丝虫种群数量增长缓慢，且当浓度为5.5和6.5 mg/L时，种群增长基本处于停滞状态，并且96 h后海洋尾丝虫种群数量逐渐降至0，可以看出噻吩磺隆的浓度越大，抑制作用越强，随着药物作用时间增加，可使海洋尾丝虫全部死亡。

3.3 阿特拉津和噻吩磺隆对肉色伪角毛虫种群生长的影响

不同浓度的阿特拉津对肉色伪角毛虫种群生长的影响不同，整体上对其种群生长影响较大，从生长曲线上看，低浓度下种群数量还是比高浓度下种群数量多，说明不同浓度阿特拉津作用时，高浓度药物的抑制作用比低浓度药物的抑制作用明显，生长曲线呈现先升高后下降的趋势。孟顺龙[26]在研究阿特拉津对鲫鱼各个组织器官的过氧化氢酶活性影响时发现，在长期暴露的情况下，随着浓度增加，鲫鱼肌肉、肾脏和肝脏过氧化氢酶活性呈先升高后降低的趋势。

不同噻吩磺隆浓度生长曲线变化幅度不大，但是生长趋势仍符合逻辑斯蒂增长曲线，说明肉色伪角毛虫对噻吩磺隆比较敏感。在探究噻吩磺隆对玉米根尖的影响时，噻吩磺隆作用浓度为0.40～0.47 g/L时，细胞分裂没有明显变化，当噻吩磺隆浓度≥0.47 g/L时，玉米根尖的细胞分裂显著上升，与对照组相比差异显著，说明噻吩磺隆在较低浓度下对细胞分裂具有明显的抑制作用，随着噻吩磺隆的浓度增加，诱变性能增强、毒性加大[6]。

4 结论

阿特拉津、噻吩磺隆分别作用于三种纤毛虫时，其种群生长结果皆符合逻辑斯蒂增长曲线。两种药物在低浓度下作用于扇形游仆虫和海洋尾丝虫时，可以促进种群生长。两种药物对肉色伪角毛虫种群生长影响明显。目前除草剂使用较为广泛，在农业生产方面应该控制施药量，合理使用，以减少环境污染，尽量使用环境友好型农药产品，避免影响水生生物物种生长，导致真核生物种群生长受到影响，随同微型食物网直接或间接影响人类身体健康[27-28]。

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Effects of atrazine and thifensulfuron on the population dynamics of,and

Li Xuehan, Lü Xianglin, Zheng Xiaonan, Shi Xue, Qi HongliCorresponding Author

（Tianjin Key Laboratory of Aqua-Ecology and Aquaculture, College of Fisheries, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300392, China）

The purpose of this paper is to investigate the effects of different atrazine and thifensulfuron on the population dynamics of,andby calculating the population density, growth rate and generation time of,andThe results showed that the atrazine and thifensulfuron toconcentration of 6 mg/L, the maximum population density was higher than other experimental groups. There were differences in population growth rate and generation time for each concentration of. The atrazine and thifensulfuron toconcentration of 6.5 mg/L, the population growth was obviously inhibited. The population growth rate and generation time ofat different concentrations were quite different.Atrazine toconcentration of 6.5 mg/L and thifensulfuron toconcentration of 7.5 mg/L, the population growth was obviously inhibited. The population growth rate and generation time ofat each concentration were significantly different.

atrazine; thifensulfuron;;;; population dynamics

1008-5394（2021）04-0047-06

10.19640/j.cnki.jtau.2021.04.011

Q958

A

2020-01-14

天津市自然科学基金项目（17JCYBJC298000，15JCYBJC23900）；天津市高等学校创新团队培养计划项目（TD13-5089）；中国海洋大学海水养殖教育部重点实验室开放课题（KLM2018003）

李雪菡（1994—），女，硕士在读，主要从事原生动物学研究。E-mail：1552897312@qq.com。

齐红莉（1978—），女，副教授，硕士，主要从事水生态毒理学及原生动物学的研究。E-mail：qihl2000@163.com。

责任编辑：张爱婷