線蟲行為實驗專題（13）丨線蟲暴露模型及相關行為監測

以聚苯乙烯納米塑料（PS-NPs）和鎘（Cd）單獨及聯合暴露為例探究對大腸桿菌生長及其作為食物源對秀麗隱桿線蟲生理與行為表型的影響。

實驗處理組

1. 空白對照組（Ctr）

2. 聚苯乙烯納米塑料單獨暴露組（PS-NPs, 0.01 mg·L?1）

3. 鎘離子單獨暴露組（Cd, 0.5 mg·L?1）

4. PS-NPs與Cd復合暴露組（PS-NPs + Cd）

各暴露濃度依據環境中PS-NPs和Cd的實際檢出水平設定。所有處理均在LB液體培養基中進行。

大腸桿菌OP50生長曲線測定

將大腸桿菌OP50菌液以2%接種量加入各處理組的LB培養基中，充分混勻后置于37?°C、180 r·min?1搖床中振蕩培養。分別在培養0、3、6、9和12小時后，使用紫外-可見分光光度計在600 nm波長下測定菌懸液的吸光度（OD???），用于繪制生長曲線，評估PS-NPs和Cd對大腸桿菌增殖的影響。

暴露后大腸桿菌的收集與清洗

為確定最佳喂養時間點，分別在暴露0、3、6和12小時后收集各組大腸桿菌菌液（50 mL離心管，5,000 r·min?1離心10 min），棄去上清液。沉淀用無菌水洗滌3次，重懸后作為食物來源喂養秀麗隱桿線蟲。后續表型測試根據子代數量變化結果，選定最適暴露時長用于正式實驗。

秀麗隱桿線蟲的培養與同步化

秀麗隱桿線蟲在20?°C恒溫條件下，于NGM平板上培養，常規喂食大腸桿菌OP50。為獲得年齡同步的線蟲群體，采用NaClO/NaOH溶液裂解成熟成蟲以釋放卵，收集并孵化卵24小時，得到L1期幼蟲。

將同步化的L1期幼蟲轉移至預先鋪有經上述處理的大腸桿菌的NGM平板上開始暴露處理，避光放置于20?°C恒溫培養箱中繼續培養。此后全程使用相應處理的大腸桿菌喂養線蟲，直至完成各項表型檢測。

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線蟲行為與生理表型評估

1. 頭部擺動與身體彎曲頻率測定

取暴露后的成蟲，用M9緩沖液沖洗干凈，移至含100 μL M9緩沖液的新NGM平板上，靜置恢復1分鐘。記錄單條線蟲在20秒內的：頭部擺動次數：頭部從一側最大偏轉至另一側為一次；身體彎曲次數：身體沿長軸形成一個完整正弦波形為一次。每組檢測15條線蟲，獨立重復至少3次。

2. 咽泵運動頻率測定

將線蟲轉移至接種了正常OP50的NGM平板上爬行30分鐘以適應環境，隨后在顯微鏡下觀察并計數其在20秒內的咽部收縮次數（即咽泵運動）。每組記錄15條線蟲，重復≥3次。

3. 存活率與平均壽命測定

將同步化后的L1期幼蟲接種至各暴露體系中，在產卵期間每隔24小時更換一次平板，直至停止產卵。將首次產卵日定義為成蟲起始日（t = 0）。每日觀察并記錄線蟲存活狀態：用挑蟲針輕觸蟲體，若無任何運動反應則判定為死亡。

存活率 = （總蟲數-死亡蟲數）/總蟲數 × 100% ；平均壽命 = 所有線蟲存活時間之和/總蟲數，每組測試20條線蟲，實驗重復至少3次。

4. 子代數目測定

從各處理組中隨機選取20條成蟲，單獨轉移至鋪有正常OP50的NGM平板上（每板1條蟲），定期更換平板以分離后代。統計每條線蟲在其生殖期內產生的已孵化子代總數，取平均值。實驗獨立重復不少于3次。

參考文獻：

• 張詩晴,李雯雯,段伊蕊,等.聚苯乙烯納米塑料與鎘對秀麗隱桿線蟲運動行為的影響及食物鏈傳遞特征[J].生態毒理學報,2025,20(02):396-404.

• YU Y J, CHEN H B, HUA X, et al. Polystyrene microplastics (PS-MPs) toxicity induced oxidative stress and in testinal injury in nematode Caenorhabditis elegans[J]. Science of the total environment, 2020, 726: 138679.

• ZHANG J, YANG W X,LI Z, et al. Multigenerational ex posure of cadmium trans-generationally impairs locomo tive and chemotactic behaviors in Caenorhabditis elegans [J]. Chemosphere, 2023, 325: 138432.

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