河口线虫生活史特征对表面活性剂十二烷基硫酸钠的响应外文翻译资料

河口线虫生活史特征对表面活性剂十二烷基硫酸钠的响应

Response of life-history traits of estuarine nematodes to the surfactant

sodium dodecyl sulfate

作者：Nilvea Ramalho Oliveira, Tom Moens, Gustavo Fonseca, Renato Mitsuo Nagata, Marcio Reis Custodio, Fabiane Gallucci

摘要：物种对胁迫的反应可能依赖于它们的生活史策略。本研究比较了两种自由生活的河口线虫，即Litoditis marina和Diplolaimella dievengatensis（二者均被认为是机会性、快速生长和耐应力的物种）对亚致死浓度的表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）的反应。在具体实验中，我们评估了从卵和/或幼虫（J1）以后暴露个体的生长和繁殖率以及存活率。结果表明，SDS对两个物种的生长和繁殖率均有显著影响。然而，在低浓度和中等浓度SDS（0.001%和0.003%）下，D. dievengatensis的生长和繁殖率显著提高，而所有SDS浓度（0.001%、0.003%和0.006%）均显著降低了两个参数。SDS对成年线虫的存活无影响；而对L. marina而言，0.006%SDS处理的雄性线虫存活率明显低于对照组。生活史特征表明，生长、繁殖力和生存率并没有表现出明显的权衡。对D. dievengatensis和L. marina的对比反应表明，生物学上和生态学上相似物种对胁迫的耐受性显著不同，与最近的研究一致，小杆线虫不能被认为是非常具有耐应力的。因此，单种性状和系统发生相关度可以作为预测线虫对人类活动引起的毒性胁迫反应的不良预测因子。

关键词：河口线虫；速生种；生活史特征；阴离子表面活性剂；毒性分析；物种特异性反应。

1. 引言

当暴露在胁迫下时，生物体可能会增加能量消耗，以承受能量维持方面的额外成本（Calow和Forbes，1998）。这些成本可能会和其他与物种适应性相关的功能输出（如体细胞生长和繁殖）的能量进行权衡，而这些功能输出的变化会影响个体的适应性，并最终导致存活率和种群增长率降低（Calow和Sibly，1990）。从这个意义上说，多种生命周期特征的量化已成为评估人为污染物对种群风险的有用工具（Jager等人，2014年；Kammenga等人，1996年；Noslash;rhave等人，2012年）。个体生长、繁殖和发育以及存活率是最常用的特征（Hansen等人，1999年；Roh等人，2007年）。然而，在大多数情况下，这些特征是单独评估的（Jager等人，2004年），关于它们之间相互作用的了解是有限的。不过，了解应激源如何影响物种间的生活史策略，有助于评估和预测应激源对种群动态以及最终对生态系统的影响（Quetglas et al.，2016）。

物种的生活史策略可以沿着一个“快-慢连续体”（Pianka，1970；Ricklefs和Wikelski，2002）进行拟合，其中与个体适应度相关的主要特征（生存、生长和繁殖）受到资源分配差异的影响，导致它们之间的生理权衡。从这个意义上说，在一个极端情况下，快速繁殖的物种（类似于r-选择者；sensu（Pianka，1970））具有较高的繁殖率（例如交配能力和繁殖力的提高），导致后代数量增加，而在体细胞生长和存活方面的能量投资减少（Garratt等人，2013年；Harshman和Zera，2007年；Kirkwood和Holliday，1979年）。另一方面，繁殖速度较慢的物种（类似于K-选择者；sensu（Pianka，1970））在个体生长和维持上表现出更高的能量消耗，而在繁殖率上表现出更低的能量消耗，结果后代更少，但生存的机会更好。一些物种可能表现出“快”和“慢”的混合特征，如果只考虑其生活史的单一或少数特征，则很难确定物种在“快-慢连续体”中的位置（Bielby等人，2007）。因此，理想情况下，物种对压力的反应应该考虑生活史的多个方面。

自由生活线虫是海洋、淡水和陆地沉积物以及土壤中最丰富、种类最多的后生动物门物种之一（Giere，2009），在“快-慢连续体”（Bongers和Bongers，1998）中，具有显著的生活史策略多样性。这些不同的生活方式导致对干扰或污染的高度可变反应，因为物种的敏感性可以从非常耐受到高度敏感（Bongers，1990）。通常认为，与那些被列为慢速的物种相比，被列为快速的物种通常被认为对海洋污染相对耐受（Warwick，1986；Bongers，1999；Bongers和Ferris，1999），其理由是，根据生活史战略，人们应该能够预测物种对应激力的反应（Baird和Van denBrink，2007），这种方法在土壤的影响诊断和监测，以及在某种程度上，在水沉积物方面非常常用（Bongers和Ferris，1999年；Ferris和Bongers，2006；Danovaro等人，2009年）。然而，最近的证据表明，即使是非常密切的（即同类的）线虫物种，即使它们在生活史性状上没有表现出很大差异，也可能对污染表现出相当不同的敏感性（Monteiro等人，2018a，b）。

在这项研究中，我们比较了毒性应激（暴露于亚致死浓度的表面活性剂十二烷基硫酸钠）对两种河口线虫的生命周期特征（生长、繁殖和死亡）的影响。SDS洗涤剂用作家用、农业和工业用途的阴离子型表面活性剂（Singh等人，2007年），由于广泛使用，它成为工业和生活污水中的一种常见成分，最终排放到沿海地区（Quiroga等人，1989年）。此外，在生态毒理学实验中，SDS常被用作参考物质，用于评估敏感性模式（Jorge和Moreira，2005）。这种物质被归类为具有中等毒性的物质（GESAMP，2002年）。但另一项证据表明，SDS会导致各种无脊椎动物的形态、个体发育和行为改变（Aguilar Alberola和Mesquita Jones，2012年；Bradley，1993年；Villegas Navarro等人，2001年）。尽管如此，当生物体暴露于污染物时，这些参数之间可能的取舍和相互作用仍知之甚少（Balaban等人，2005年）。

本实验使用的物种，Litoditis marina（Bastian，1865）和Diplolaimella dievengatensis （Jacobs et al.，1990）都是食细菌线虫，分别属于小杆线虫科和Monhestidae科。他们被认为是有机富集潮间带环境的典型殖民者，分别属于富集机会主义者和一般机会主义者（Bongers和Ferris，1999），前者处于“快-慢连续体”的“快”端（即cp=1，sensu Bongers和Ferris，1999），后者的生态与之相似，但往往表现出一些不太极端的“快”特征（cp=2，sensu Bongers和Ferris，1999）。具体来说，由于它们都被认为是快速物种，而且生殖投入优先于体细胞生长（Stearns，1977），我们猜测，在胁迫下，它们的繁殖受污染物暴露的影响比它们的体细胞生长和存活的影响小。我们进一步期望这两个物种对污染表现出高度的耐受性，因为它们属于基于生活史的线虫类群，通常被概括为（非常）耐受（Bongers和Ferris，1999；Gyedu-Ababio等人，1999年；Lira等人，2011年；Monteiro等人，2018a，b；Vranken等人，1991年，1985年；Vranken和Heip，1986年）。

2. 材料和方法

2.1. 线虫的培养

从巴西瓜拉图巴河口分离到Diplolaimella dievengatensis，从荷兰Westerschelde河口分离到Litoditis marina的隐种PmI。培养的L. marina以及D. dievengatensis最初是从单一怀孕的雌性开始的。

Litoditis marina PmI是北海沿岸、比利时及荷兰西南部邻近河口的L. marina物种复合体中最丰富的隐种，另外在苏格兰和冰岛也有记录（Derycke et al.，2008，2006）。Diplolaimella dievengatensis最初是从比利时的一个微咸水池塘中描述的（Jacobs等人，1990年），后来则是在Scheldt河口或附近有限数量的微咸水池塘和盐沼中记录的（Moens和Vincx，1998；Moens，unpubl.）。本研究中使用的培养物来源于巴西第一个记录的地方（2012年）（Oliveira et al.，in prep.）。Diplolaimella属及其近亲Diplolaimelloide是河口和其他微咸水栖息地富含植物凋落物的潮间带泥的常见居民（Warwick，1987；Moens和Vincx，2000）。

这两个物种的基本培养物都保存在由bacto和营养琼脂混合物组成的琼脂培养基上，D. dievengatensis的培养基浓度为0.6%，L. marina的浓度为1%，比例为5：1，并用人工海水（ASW；Dietrich和Kalle，1957；Moens和Vincx，1998）制备，D. dievengatensis的盐度为20，L. marina的盐度为25。根据采集时现场测量的条件，将基本培养物保持在20°C（L. marina）或25°C（D. dievengatensis）的黑暗中。本实验只使用指数生长期培养的线虫。

2.2. 实验条件和工具

所有实验均在聚苯乙烯培养皿（diam. 60 mm）底部覆盖3 mL浓度为0.6%的bacto琼脂（DIFCO）培养基(D. dievengatensis),或4 mL浓度为1%的bacto琼脂培养基(L. marina)。由于两个物种之间存在行为差异，故使用了不同的体积（即琼脂层的厚度）和bacto琼脂浓度：较低的琼脂浓度有利于线虫挖洞，这对D. dievengatensis的活跃运动很重要，而L. marina能在更浓的琼脂中迅速移动（Moens和Vincx，1998）。培养基的盐度与原液培养基相同，用最终浓度为5 mM的Tris-HCl（三羟甲基氨基甲烷-HCl）将pH值缓冲在7.5–8。将大肠杆菌ATCC 11,229菌株的冷冻和解冻悬浮液分别用作D. dievengatensis（Moens et al.，1999）和L. marina（Dos Santos et al.，2008）在5times;10⁸和3times;10¹⁰细胞mL^-1的物种特定最佳密度下的食物源。胆固醇（125mu;LL^minus;1）被添加为甾醇的来源，因为线虫不能合成甾醇，而它们唯一的食物来源是细菌（Vanfleteren，1980）。

实验处理的SDS最终浓度分别为0.001%、0.003%和0.006%（w/v）。环境中SDS浓度范围为0.1minus;5%（卡纳艾亚河口）和0.001%（w/v）（桑托斯河口系统和圣保罗州的S~ao Vicente河口系统）（Aidar等人，1997年；Bosquilha，2002年；CETESB，2008年）。虽然我们的数值略高于现场发现的数值，但它们是基于秀丽隐杆线虫（L. marina的近亲）生长和繁殖的亚致死效应浓度（Harada等人，2007）。将SDS（Sigma-Aldrich，98.5%纯度）溶解于ASW中并高压灭菌，分别为L. marina和D. dievengatensis制备0.002 mg/mL和0.0015 mg/mL的储备溶液，然后依次稀释。在含有bacto琼脂培养基的培养皿中分别加入20mu;L、60mu;L和120mu;L的原液，处理量分别为0.001%、0.003%和0.006%。为了平衡每个培养皿中的溶液体积，分别向浓度为0.001%和0.003%SDS的平板中添加100mu;L和60mu;L ASW。未受污染的对照组接受120mu;L不含SDS的ASW。将具有上述密度的50mu;L大肠杆菌悬浮液添加到层流实验台中的所有平板中。在所有的实验中，食物只在开始时提供。

2.3. 孵化成功率和生长率

孵化实验仅用D. dievengatensis进行，因为L. marina主要通过卵卵母卵胎生繁殖（Moens和Vincx，2000）。从怀孕的雌性线虫身上获得D. dievengatensis的卵，这些雌性线虫在25℃的污染（0.001%、0.003%和0.006%）或对照琼脂培养基平板中保存24小时。每次处理的15个卵被转移到与原始平板中SDS浓度相同的新鲜平板上，并使用下文将提到的相同的培养基和食物、实验条件和器材。每个处理组设置5个重复。在倒置显微镜（Nikon Eclipse TE 300）下观察实验板。孵化成功率统一使用4天后孵化的卵的百分比，

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