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环境污染是一个全球性问题。污染物进入土壤生态系统后，会对土壤生物等产生潜在毒害效应。五氯酚(Pentachlorophenol，PCP)是一种环境内分泌干扰物，可干扰生物体正常的内分泌功能，并具有致畸、致癌、致突变作用，曾被作为杀虫剂、防腐剂在世界范围内被广泛使用，因此造成了严重的环境问题。本文以五氯酚为对象，选择两种土壤跳虫(Folsomia candida和Folosmia fimetaria)作为评价受体，深入研究了其进入土壤系统后对土壤模式动物跳虫的生态毒理效应。以两种跳虫的存活率、回避率、繁殖率等作为毒性实验的指示终点，较系统的分析了土壤PCP污染对两种跳虫个体水平的影响及跳虫对不同指示终点的响应。在传统生态毒理实验的基础上，本研究主要采用基因芯片(Microarray)、实时荧光定量PCR(Real-time PCR)等一系列分子诊断手段，探讨了土壤PCP污染对跳虫(F。candida)的分子毒理学机制，同时对跳虫关键功能基因进行定量分析，筛选得到可早期预警土壤PCP污染的分子标记物，主要研究内容和成果归纳如下：
1.土壤PCP污染对两种跳虫的毒性效应
土壤PCP污染对两种跳虫(F.candida和F.fimetaria)的生长或繁殖都有一定程度的毒性影响，两种跳虫的存活率、繁殖率和回避率与土壤PCP浓度之间都存在剂量-效应关系。其中土壤PCP污染对两种跳虫的急性毒性较强，但F。candida不如F.fimetaria敏感；F.fimetaria雄虫受到PCP毒性影响的敏感程度高于雌虫。慢性繁殖实验中F.candida繁殖率的EC50值为89.54 mg/kg，F.fimetaria繁殖率的EC50值为28.19 mg/kg。两种跳虫的回避行为也都对土壤PCP污染比较敏感，计算得出F.candida回避率的EC50值为112.39 mg/kg，F.fimetaria的EC50值为98.15 mg/kg。因此，有性生殖跳虫F.fimetaria相比较孤雌生殖的F。candida更适合评价土壤PCP污染的生态毒性。
2.土壤PCP污染对跳虫F.candida的分子毒理学机制
构建了跳虫F.candida表达谱基因芯片，并建立了关键功能基因定量PCR方法。通过对跳虫F.candida基因芯片结果的统计分析和GO功能注释、富集和分类，得到1132个显著表达差异基因，并对其中461个注释基因进行功能分类。对所有差异基因进行聚类分析，有92个差异基因出现共表达。结果表明跳虫体内绝大多数差异基因表达量的高低与暴露时间在一定范围内成线性关系。跳虫GO注释结果说明跳虫体内的生物代谢和对外界胁迫的反应活跃，特别是2天的暴露周期，跳虫自身产生胁迫应答，但随着土壤PCP污染暴露时间的延长，差异基因的生物学过程和分子功能都减弱。跳虫GO功能富集结果表明PCP能够干扰跳虫体内几丁质代谢和免疫系统，跳虫体内细胞色素P450、谷胱甘肽转移酶、葡糖基转移酶、ABC转运蛋白都会对外源污染物及时做出响应，基因表达水平发生显著变化，对其自身的解毒机制有重要作用。
3.跳虫F.candida的分子标志物研究
跳虫F.candida关键功能基因的定量分析结果表明定量PCR与基因芯片两种平台检测得到的基因表达水平变化趋势一致，且具有极显著的相关性。常用的分子标志物hsp70基因的表达水平只在2天的暴露时间有显著变化，其他暴露时间趋于平稳。筛选得到3个新型的、敏感的分子标志物，分别是脂肪酸结合蛋白(Fcc01312)、麦芽糖酶(Fcc00152)、几丁质结合蛋白(Fcc04366)，它们随着暴露时间的延长，这三个功能基因的表达规律保持一致，表现出显著的线性关系。为跳虫分子毒理学研究的深入开展提供了数据支持。
综上所述，本文从个体到分子水平深入研究了土壤PCP污染对跳虫的生态毒理效应，取得的结果对深入揭示内分泌干扰物对土壤生物的毒理机制提供了参考，为我国开展系统的污染土壤生态风险评价提供了科学依据。