甲醛對果蠅發育和繁殖的影響

阿布都熱合曼·吐爾遜，鄭 雅，王玉鳳*

(1.華中師范大學生命科學學院/遺傳調控與整合生物學湖北省重點實驗室，武漢 430079;2.新疆喀什師范學院生命與環境科學系，新疆 喀什 844000)

甲醛 (Formaldehyde)是一種重要的化工原料和有機溶劑，無色，有強烈刺激性氣味，易溶于水。甲醛的用途非常廣泛，10%的甲醛 (福爾馬林)能使蛋白凝固，具有殺菌和防腐作用，常用來保存動物標本。甲醛也被廣泛使用在現代生活中，隨著人民生活水平的提高，人們越來越重視家居裝修，但各種建筑材料、裝飾材料、裝飾物品、家具等材料之中都會含有甲醛，一些生活用品，如香水、噴發水、空氣清新劑中也可能含有甲醛。甲醛對動物和人體健康的危害已引起了人們的高度關注。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顯著增加，并導致胎鼠畸形發生率顯著增加 (李解生等，2009)，DNA－蛋白質交聯系數顯著升高 (程文文等，2010)。甲醛可導致大鼠生長遲緩，學習記憶能力下降(廖雙等，2010)。甲醛吸入后可引起人體疲勞、頭暈、頭痛，睡眠障礙，記憶困難、反應變慢等神經系統損害的癥狀 (Kilburn，2000)，已被世界衛生組織確定為致癌物之一，會對人體產生致癌作用、致突變作用 (IARC，2004)。

利用果蠅實驗檢測環境物質的遺傳和生物效應是一項簡易快速的實驗技術，張建民等 (2005)研究表明，甲醛使得果蠅子代數量明顯減少，畸形率增加，幼蟲體內可溶性糖含量均下降。而且，還會導致體細胞內蛋白質和核酸含量降低，細胞還出現了不同數量的微核 (張建民等，2006)。為探討甲醛對果蠅幼蟲生長、發育速度及蛹期變態發育和繁殖力的影響，本研究通過在培養基中添加不同濃度的甲醛，系統研究了甲醛對果蠅各生活階段發育及繁殖能力的影響，以期為甲醛對動物及人類健康的危害機理研究以及建立以果蠅作為檢測環境污染及毒理研究的模式生物提供基礎。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

采自武漢的野生型黑腹果蠅Drosophila melanogaster由湖北大學曾慶韜教授實驗室友好贈送，在25℃下飼養。

1.2 實驗方法

1.2.1 含甲醛培養基的配制

在正常培養基 (30 mL水，6 g紅糖，0.6 g瓊脂粉，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)中分別加入甲醛 (上海試一化學試劑有限公司，分析純，37%水溶液)至終濃度分別為0.25%、0.50%。

1.2.2 甲醛對果蠅生長發育的影響

收集羽化后8 h的果蠅，在正常培養基中生長至3日齡時，分別轉入含0.25%和0.50%的甲醛培養基中，用未加甲醛的正常培養基做對照，每管5對，產卵24 h后，將成蠅去除。孵化后3 d(3齡幼蟲時)，每組取10頭幼蟲稱重，檢測甲醛對果蠅幼蟲生長的影響。同時觀察記錄各組化蛹時間、羽化時間，研究甲醛對果蠅發育速度的影響。取羽化后的果蠅，雌、雄分開，飼養3 d后，10頭一組用CO2麻醉后，在電子天平上 (上海天平儀器廠，JA2003)稱重。

1.2.3 甲醛對果蠅繁殖力的影響

取1日齡的雌、雄果蠅，分別放入不同濃度甲醛培養基中培養，5 d后，分別從每管中取30♂，50♀果蠅為一組置于錐形瓶中，用產卵收集盤適應2 h后，換新鮮的收集盤，在相同時間段收集8 h內產的卵，統計產卵量。

1.2.4 數據分析

實驗數據以平均值±標準誤 (X±SE)表示，采用SPSS軟件進行差異顯著性分析，以t檢驗判定進行統計學處理。

2 結果與分析

2.1 甲醛對果蠅幼蟲和成蟲體重的影響

為研究甲醛對果蠅生長的影響，在對照組(未添加甲醛的正常飼料組)果蠅發育至3齡幼蟲時 (即幼蟲孵化后的第3天)，每組取10頭幼蟲一起稱重。結果表明，兩種含甲醛培養基中的幼蟲體重均極顯著地低于對照組 (P＜0.01)。正常對照組10頭3齡幼蟲體重為12.67±0.33 mg，而培養基中添加了0.25%甲醛的幼蟲體重僅為8.33±0.33 mg。隨著培養基中甲醛含量的提高，果蠅幼蟲的生長逐漸減慢。當培養基中甲醛含量提高到0.50%時，同樣的生長時間后，10頭幼蟲體重僅為5.33±0.33 mg(表1)，也極顯著地低于添加了0.25%甲醛組 (P＜0.01)。

表1 甲醛對果蠅幼蟲和成蟲體重的影響Table 1 The effect of formaldehyde in the medium on growth of D.melanogaster

甲醛對果蠅成體體重的影響見表1。與對照組相比，甲醛濃度為0.25%的實驗組雌果蠅的體重與對照組相比差異不顯著 (P＞0.05)，而飼料中添加0.50%甲醛極則顯著降低了雌性果蠅的體重(P＜0.01)。與0.25%實驗組相比，0.5%實驗組的雌性成蠅體重顯著降低 (P＜0.05)。對于雄性果蠅來說，只有濃度為0.5%的實驗組體重與對照組相比顯著降低 (P＜0.05)，其它的差異均不顯著。

2.2 甲醛對果蠅化蛹時間和羽化時間的影響

為了檢測甲醛對果蠅幼蟲發育速度的影響，觀察了各組從產卵 (受精)到化蛹的發育歷期以及從產卵到羽化的發育歷期。結果表明，對照組中，從產卵到化蛹之間的發育歷期平均為6.33 d，而飼料中添加0.25%的甲醛后，該發育歷期延長為11.00±0.58 d，二者之間差異達到極顯著水平(P＜0.01)。飼料中添加0.50%的甲醛也使得果蠅化蛹時間進一步滯后，從產卵到化蛹之間的發育歷期極顯著長于對照組 (P＜0.01)，與0.25%的實驗組相比，差異也達到顯著水平 (P＜0.05)(表2)。

飼料中添加甲醛也導致果蠅的羽化時間延遲。與對照組相比，添加了0.25%和0.5%甲醛的實驗組果蠅從產卵到羽化之間的發育歷期均極顯著長于對照組 (P＜0.01)，但甲醛濃度0.5%的實驗組與濃度0.25%的實驗組相比，差異不顯著 (P＞0.05)(表2)。

表2 甲醛對果蠅化蛹時間和羽化時間的影響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還可以看出，從化蛹到羽化之間的蛹期發育歷期在各實驗組和對照組之間的差異并不顯著 (P＞0.05)(表2)，表明羽化時間滯后主要是由于前期幼蟲發育時間延長而造成的，只要順利化蛹，蛹期發育歷期與甲醛添加沒有顯著相關性。

2.3 甲醛對果蠅繁殖力的影響

將果蠅放在含甲醛的培養基中飼喂5 d后，再檢測其產卵和孵化情況。結果顯示 (見表3)，與對照組相比含甲醛的實驗組果蠅的產卵量均有下降，差異達到極顯著水平 (P＜0.01)。與甲醛濃度0.25%的實驗組相比，甲醛濃度為0.5%的實驗組的產卵量也極顯著降低 (P＜0.01)。

表3 甲醛對果蠅產卵量的影響Table 3 Effect of formaldehyde in diet on the spawning of D.melanogaster

3 結論與討論

有關甲醛對動物的生殖、神經、免疫等方面的毒性研究已有較多報道 (王春華等，2009;廖雙等，2010;梁瑞峰等，2007)，但甲醛對動物生長影響的研究還不多。本研究表明，飼喂含有甲醛的食物顯著抑制了果蠅幼蟲和成蟲的生長，經過相同的發育時間之后，幼蟲體重比對照組顯著下降，相同日齡的成蠅體重也較對照組顯著降低(表1)，這一結果與廖雙等 (2010)的研究結果一致。他們對大鼠的研究發現，甲醛吸入導致新生、幼年和成年組等不同發育階段的大鼠較同齡對照組均出現體重增長落后 (P＜0.05)的現象。王春華等 (2009)等的研究表明，隨著吸入的甲醛劑量的增加，小鼠睪丸組織中S期細胞百分數逐漸增加，G0/G1和G2+M期的細胞百分數逐漸減少，且細胞的凋亡率顯著增加，說明甲醛可影響細胞的生長和存活，這可能也是引起動物生長遲緩的原因之一。

正常條件下，果蠅受精卵 (胚胎)產下后，經6 d左右即可化蛹，然而飼喂了含0.25%甲醛的飼料后，這個時間段延長至11 d，隨著飼料中添加的甲醛濃度的增高，這一時間進一步延長，說明甲醛可顯著延緩動物的發育速度，且這種影響呈劑量效應關系的趨勢。同時，這一結果也進一步說明甲醛可對動物生長產生顯著的負面影響。雖然經過較長時間的幼蟲期之后，部分幼蟲已經死亡 (肉眼可見，未統計)，但仍然有一部分幼蟲可以成功化蛹，最后羽化為成蟲，這可能是這些積累了足量的激素等滿足化蛹的其它生理生化因子。由于處于蛹期的果蠅不需要攝取食物，因此蛹期變態發育的時間在對照組和各實驗組之間沒有顯著差異。

李解生等 (2009)發現，甲醛染毒可引起孕期小鼠胚胎的死亡率顯著增加。張建民等 (2005)的研究也發現，甲醛導致果蠅子代數量明顯減少，說明甲醛對動物的繁殖產生嚴重影響。本研究通過將成蠅在含甲醛的培養基中飼喂5 d后，再觀察其產卵情況，結果顯示，實驗組相同數量果蠅在相同時間段內的產卵量極顯著低于對照組 (表3)，而且也呈現劑量效應關系的趨勢，說明減少產卵量可能是甲醛導致果蠅子代數量減少的原因之一。

在一些飼料研究工作中，經常會在研制的飼料中添加一定量的甲醛作為防腐劑 (周敏，2006)。然而由本研究可以看出，食用含甲醛的食物后會對動物的生長、發育、繁殖等都產生嚴重的毒副作用，因此在實驗中出現的一些飼養動物不明死亡現象可能與此有關，應當引起研究者的注意。目前甲醛仍然廣泛應用于人們日常生活中，包括一些防腐劑中，因此也要引起人們的高度重視，盡量避免食用含防腐劑的食品。

References)

Cheng WW，Li L，Hu CL，Wei CX，Yang X，Ding SM，2010.Gaseous formaldehyde－induced DNA－protein crosslinks in mouse bone marrow cells.Asian Journal of Ecotoxicology，5(2):262 －267.［程文文，李蘭，胡傳祿，魏晨曦，楊旭，丁書茂，2010.氣態甲醛致小鼠骨髓細胞DNA－蛋白質交聯的研究.生態毒理學報，5(2):262－267］

IARC(International Agency for Research on Cancer)，2004.IARC classifies formaldehyde as carcinogenic to Humans.153.Lyon，France:International Agency for Research on Cancer，World Health Organization，72.

Kilburn KH，2000.Indoor air effects after building renovation and in manufactured homes.Am.J.Med.Sci.，320(4):249－ 254.

Li JS，Li CY，Li Y，Wu CQ，2009.The developmental toxicity of formaldehyde on mouse embryo in vivo.Practical Preventive Medicine，16(4):1242－1244.［李解生，李純穎，李 勇，吳成秋，2009.甲醛對小鼠胚胎的發育毒性.實用預防醫學，16(4):1242 －1244］

Liang RF，Yuan FS，Bai JY，Zhao WH，2007.Toxic effect of immune system induced by formaldehyde inhalation in mice.Chinese Journal of Public Health，23(6):734－735.［梁瑞峰，原福勝，白劍英，趙五紅，2007.甲醛吸入對小鼠免疫系統毒性作用.中國公共衛生，23(6):734－735］

Liao S，Jiang L，Zhang XP，2010.Effects of inhaled formaldehyde on learning and memory and expression of CaMKⅡin hippocampus of Wistar rats of different ages.Journal of Chongqing Medical University，35(3):342－345.［廖雙，蔣莉，張曉萍，2010.腦發育不同階段甲醛暴露對大鼠學習記憶能力及海馬CA3區 CaMKⅡ表達的影響.重慶醫科大學學報，35(3):342－345］

Wang CH，Ye L，Sui CS，Wang NN，Wang SY，2009.Effects of formaldehyde on apoptosis and cell cycle of testicle cells in male mice.Journal of Jilin University(Medicine Edition)，35(3):448－450.［王春華，葉琳，隋春生，王南南，王樹越，2009.甲醛對小鼠睪丸細胞凋亡和細胞周期的影響.吉林大學學報 (醫學版)，35(3):448－450］

Zhang JM，Zhu QZ，Zhao H，2005.Study of biological effects dealing with formaldehyde to Drosophila melanogaster.Journal of Liaocheng University(Nat.Sci.)，18(2):43－45.［張建民 朱啟忠 趙宏，2005.甲醛處理果蠅生物學效應的研究.聊城大學學報(自然科學版)，18(2):43－45］

Zhang JM，Han XD，Jia HF，2006.A study of the damage of the formaldehyde and protection of vitamin C on Drosophila melanogaster.Journal of Heze College，28(2):76－81.［張建民，韓曉弟，賈宏福，2006.甲醛對果蠅的傷害及維生素C的保護作用研究.菏澤學院學報，28(2):76－81］

Zhou M，2006.Studies on Paederus fuscipes Curtis'artificial diet.Natural Enemies of Insects，28(1):13－17.［周敏，2006.梭毒隱翅蟲人工飼料研究.昆蟲天敵，28(1):13－17］