● 摘要
镉（Cadmium，Cd)是环境中主要的重金属污染物之一，是世界公认的可致癌重金属，其毒性大、蓄积性强，可通过富集作用积累于生物体。众多研究表明，镉能造成生物体氧化损伤、细胞凋亡、组织坏死并抑制生物体正常生长发育。当生物受到重金属胁迫时，其机体自身亦产生相应机制减缓重金属对机体损伤，并将有害金属排出体外，维持机体内环境稳态。金属硫蛋白（Meatllothionein，MT）是生物应对重金属胁迫时自身产生的具有调节金属离子稳态和降低毒性的非酶类蛋白，与金属耐受因子HMT-1（Heavy metal tolerance factor 1）共同具有重金属解毒作用。昆虫是自然界中分布最广泛的动物类群，极易受到重金属等环境因子的胁迫。
黑腹果蝇（Drosophila melanogaster），属于节肢动物门、昆虫纲、双翅目、果蝇科、果蝇属，是生物学研究中重要的模式生物之一。本研究在已有研究结果的基础上，以黑腹果蝇Canton-S品系作为实验材料，应用 Real-Time PCR方法，检测了不同浓度镉处理后果蝇金属硫蛋白相关基因MtnB、MtnC、MtnD、MtnE 及金属耐受因子Hmt-1基因mRNA水平的表达差异；并采用镉饱和法测定镉胁迫后果蝇金属硫蛋白含量的变化，从生理水平和分子水平对重金属镉胁迫后果蝇自身产生的相关应激反应进行初步研究。全文共分为三部分：
一、为研究果蝇对重金属镉的敏感性，评价镉对机体产生的毒性，并为后续试验提供实验浓度设定依据，通过镉慢性染毒的方法，应用不同浓度镉喂食果蝇，统计不同浓度镉处理10 d后果蝇死亡数，计算10 d果蝇半数致死浓度。结果表明：不同浓度镉处理果蝇后，对雌、雄果蝇产生了较明显的生理影响，导致果蝇寿命缩短；测定得到镉胁迫果蝇10 d后，其半数致死浓度为52.0 mg/L，为后期果蝇对镉胁迫产生的解毒机制研究提供浓度设定依据。
二、为研究不同浓度重金属镉对果蝇及其精巢、卵巢中金属硫蛋白相关基因表达的影响，应用 Real-Time PCR方法定量检测不同浓度（6.5 mg/L、13.0 mg/L、26.0 mg/L、52.0 mg/L）镉处理后果蝇金属硫蛋白相关基因MtnB、MtnC、MtnD、MtnE及金属耐受因子Hmt-1基因的mRNA表达差异，探讨重金属镉对果蝇精巢、卵巢、去除精、卵巢残余组织及整体果蝇中相关基因表达的影响。研究结果表明，镉暴露引起黑腹果蝇金属硫蛋白相关基因在mRNA水平表达上调并具有明显的剂量依赖性，不同处理组中果蝇金属硫蛋白基因mRNA表达与对照组相比差异显著；同时，在一定范围内Hmt-1基因的表达随重金属镉浓度的升高而上调，具有浓度依赖效应。
三、为了系统研究镉胁迫下果蝇金属硫蛋白含量变化，为镉胁迫后果蝇自身解毒机制研究提供依据，采用镉饱和法测定不同浓度（6.5 mg/L、13.0 mg/L、26.0 mg/L、52.0 mg/L）镉处理后果蝇中金属硫蛋白含量的变化，结果表明镉胁迫雌、雄果蝇后金属硫蛋白含量显著升高，与对照组相比，差异显著并存在一定的剂量依赖性。结果显示机体受到镉胁迫时，果蝇体内金属硫蛋白含量可作为镉对黑腹果蝇毒性效应评价标准。
综上所述，环境中的重金属镉可诱导黑腹果蝇提前衰老，导致其寿命缩短。重金属镉胁迫导致雌、雄果蝇金属硫蛋白相关基因mRNA水平显著上调，表明果蝇可通过体内金属硫蛋白、金属耐受因子高表达的应激生理现象对机体形成保护。本研究为重金属镉胁迫对果蝇产生的毒性效应及其机理研究奠定实验基础，为生物对重金属解毒相关机制研究提供重要的实验和理论依据；为重金属污染的评估及其导致人类疾病的分子机制研究提供实验依据。