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2009年5月，PFOS作为新型的持久性有机污染物(POPs)被列入《斯德哥尔摩公约》。研究表明，在高等动物体内已发现高浓度的PFOS，且其在机体内的蓄积水平高于已知的有机氯农药和二恶英等持久性有机污染物的数百倍乃至数千倍，至今还没有发现一种像PFOS一样，如此广泛且如此高浓度地存在于生物体内的有机污染物。PFOS潜在的环境威胁及对人类健康的危害受到广泛的关注，大量研究显示，PFOS是一种多器官、多系统的毒性物质，包括肝毒性、免疫毒性、胚胎毒性等。近年来，PFOS作用于机体的发育毒性受到各国科研工作者的关注，但对PFOS发育毒性机理的深层解析却不充分，这可能是由于缺少适宜的实验动物模式。本论文以秀丽小杆线虫(Caenorhabditis elegans，C.elegans)为活体动物模型，以线虫的生长（虫体面积、生长周期、寿命等）和生殖发育（生殖腺发育，性腺细胞凋亡和生殖细胞周期停滞等）的各项指标作为非致死性生物检测终点，系统地研究PFOS诱发线虫的生长、生殖发育毒性效应，逐层解析PFOS发育毒性效应的作用途径，最后通过线虫体内ROS水平的检测，阐述其中的作用机理。本文实验数据对于从活体水平上进行PFOS生长、生殖发育评价和防护具有重要意义。主要研究结果如下: 1.PFOS暴露诱发了线虫的生长发育毒性。 (1)将野生型N2秀丽小杆线虫暴露于不同浓度的PFOS溶液进行染毒处理，以线虫虫体面积、生长周期、寿命、成虫体内卵的数目和线虫的产卵量等为检测终点，研究不同浓度的PFOS暴露所诱发的线虫生长发育损伤。结果显示，随着PFOS浓度的增加，线虫虫体面积、成虫体内卵的数量和产卵量减少，生长周期延迟，同时线虫寿命缩短。 (2)在上述发现的成虫体内卵的数量和产卵量减少这一结果的基础上，我们重点研究了PFOS暴露对线虫生殖发育的影响。L1期野生型N2幼虫经PFOS染毒处理24、36、48和60 h后，检测线虫性腺面积的大小和生殖细胞数目，其中60 h的处理仅检测其中的一条生殖腺。统计结果表明，PFOS暴露导致线虫生殖腺明显的发育损伤，主要表现在生殖细胞的有序排列被破坏，细胞间距加大，且生殖腺大小和性腺细胞数目均显著减少。 (3)进行PFOS暴露诱导线虫生长发育损伤的相关信号通路的研究，这部分工作目前仍在进行中，文中列出的是初步研究结果。PFOS染毒处理daf-2和daf-16基因突变品系的线虫，研究了daf-2和daf-16调控的信号转导通路在PFOS暴露诱导的线虫生长发育损伤（虫体面积减小、寿命缩短等）中的重要作用。结果表明，PFOS暴露诱导的线虫寿命缩短依赖于daf-2和daf-16基因的表达，但这两个基因却不是PFOS暴露造成线虫虫体面积减少所必需的。 2.PFOS暴露诱导的线虫生殖细胞凋亡和有丝分裂区细胞周期停滞及相关机理的研究。 PFOS暴露是如何诱导线虫生殖腺细胞数目减少的呢，为了对这一问题加以解释，我们开展了本章的研究工作。 (1)研究不同浓度的PFOS暴露所诱发的线虫生殖细胞凋亡:线虫生殖细胞对外界环境非常敏感，生殖细胞凋亡作为生物检测终点已应用于多种环境污染物的评价。在此，我们研究了较低浓度PFOS（0.25-0.5μM）暴露所引致的生殖毒性效应，并利用不同基因缺陷型的线虫品系，研究凋亡核心通路、DAN损伤信号转导途径和MAPK信号通路在PFOS诱导线虫生殖细胞凋亡中的调控作用。结果显示，PFOS诱导的线虫生殖细胞凋亡不依赖DNA损伤途径，而凋亡核心通路、JNK和p38/MAPK信号转导通路在此过程起到重要作用。 (2)随着PFOS浓度的增加，超过1.0μM时，PFOS暴露的线虫生殖细胞凋亡数目与0.5μM PFOS暴露的线虫相比反而逐级减少。为了阐述这一问题，我们研究了不同浓度的PFOS暴露所诱发的线虫生殖腺有丝分裂区细胞周期停滞。发现较高浓度的PFOS暴露显著减少了线虫生殖腺有丝分裂区的细胞数目。由于线虫生殖腺减数分裂区细胞由有丝分裂细胞发育而来，因而，PFOS暴露引致的线虫生殖腺有丝分裂细胞数目的减少继而导致分化到减数分裂区的细胞数目亦随之相应地减少，这可能是较高浓度的PFOS暴露的线虫生殖细胞凋亡数目与较低浓度的PFOS暴露组相比反而减少的一个重要原因。进一步，应用HUS-1∷GFP的转基因线虫品系，研究发现PFOS诱导的线虫生殖细胞周期停滞依赖于DNA损伤途径。 (3)为了探索PFOS暴露诱导线虫生殖细胞凋亡和有丝分裂细胞周期停滞的机理，本文研究了氧化应激在PFOS生长、生殖毒性效应中的重要作用。通过添加自由基淬灭剂DMSO、甘露醇和叠氮钠，发现ROS在PFOS诱导的线虫生殖毒性中扮演重要角色，进而通过线虫体内ROS水平的检测，更加明确ROS的调控作用。