草甘膦是全球应用最广泛的除草剂之一，在地表水中频繁检出。尽管其毒理学相关性及对人类健康与生态的潜在影响（如致癌性）已获关注，欧盟仍于近期将其使用授权延期至2033年。现有研究表明草甘膦可对软体动物产生不利影响，但既往研究多聚焦于存活率、繁殖、遗传毒性及细胞生物标志物，其对软体动物行为与胚胎发育的影响尚不明晰。本研究以广泛应用的软体动物模式生物——大池塘蜗牛（Lymnaea stagnalis）为对象，探究慢性草甘膦暴露对其胚胎的发育、行为及生化效应。研究人员从单细胞阶段开始，将胚胎暴露于环境相关浓度的草甘膦（25、100和500 μg·L−1）中直至孵化。结果显示，所有暴露浓度均短暂延迟孵化，且未诱发形态异常；最高浓度短暂提升了心率、运动（滑行）及摄食行为，提示代谢需求升高。对孵化后胚胎的生化分析表明，各暴露浓度均显著降低卵黄蛋白原（vitellogenin, VTG）含量与脂质过氧化（lipid peroxidation, LPO）水平，仅最高浓度显著升高过氧化氢酶（catalase, CAT）与乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase, LDH）活性，提示能量分配改变与氧化应激发生。组织化学染色证实LDH活性升高并呈现组织特异性代谢活跃特征，而孵化后胚胎未见组织学结构改变。综上，本研究揭示了草甘膦对软体动物胚胎此前未被识别的亚致死效应（如改变心率、行为与细胞生物标志物），表明该化合物可干扰大池塘蜗牛胚胎的生长、能量代谢与细胞稳态，可能对孵化后个体的表现、抗逆性及长期适合度产生深远影响。
研究背景与意义
草甘膦作为全球用量最大的除草剂，在地表水、饮用水甚至雨水中广泛检出。尽管世界卫生组织下属国际癌症研究机构早在2015年将其列为“可能致癌物”，欧盟仍在2023年11月批准其使用延期至2033年。现有毒理学研究多集中于昆虫、鱼类及哺乳动物，针对水生软体动物的研究虽证实其可致存活率下降、繁殖抑制与遗传损伤，但对胚胎发育、行为模式的系统性影响几乎空白。大池塘蜗牛（Lymnaea stagnalis ）作为经典生态毒理学模式生物，其胚胎透明、发育时序清晰，是研究早期发育毒理的理想模型。本研究首次从发育、行为、生化及组织层面，系统揭示环境相关浓度草甘膦对软体动物胚胎的多维度亚致死效应，为评估草甘膦对淡水生态系统的潜在风险提供关键证据，相关成果发表于《Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology》。
关键技术方法
研究采用实验室繁育的5月龄大池塘蜗牛所产单细胞期胚胎，设置对照组与25、100、500 μg·L−1 草甘膦处理组，开展全生命周期慢性暴露实验。通过体视显微镜每日追踪胚胎发育进程、孵化同步性、心率、滑行运动及摄食行为；孵化后采集个体，采用生化分析法测定卵黄蛋白原（VTG）、脂质过氧化（LPO）、过氧化氢酶（CAT）及乳酸脱氢酶（LDH）活性；选取对照组与最高浓度组胚胎进行组织切片，分别进行苏木精-伊红（H&E）常规染色与LDH组织化学染色，观察组织结构与代谢活性分布差异；所有数据经Shapiro-Wilk正态性检验与Levene方差齐性检验后，采用参数或非参数统计方法分析处理效应。
研究结果
3.1 草甘膦对胚胎发育、孵化、心率及行为的影响
各浓度组胚胎累积死亡率均低于20%，无急性致死效应。孵化进程显示，处理组孵化起始时间较对照组延迟，第12天孵化个体数显著少于对照组，但至第13~14天各组总孵化率无显著差异，表明草甘膦仅造成暂时性发育延迟而非孵化抑制，且早期发育（如眼点出现时间）与形态未发生异常。心率监测发现，100 μg·L−1 与500 μg·L−1 组在处理后第1天心率显著高于对照组，500 μg·L−1 组的升高效应持续至第3天，提示高浓度草甘膦诱导早期代谢需求激增。行为观测显示，仅500 μg·L−1 组在滑行与摄食行为上出现短暂增强，分别在第1天与第1~3天显著高于对照组，随后恢复至对照水平，表明高剂量暴露可引发短暂的生理活动亢进。
3.2 草甘膦对卵黄蛋白原合成、细胞损伤及氧化应激的影响
生化分析显示，所有浓度组孵化后胚胎的VTG含量均显著降低，提示草甘膦干扰了胚胎的能量储备分配，加速了卵黄物质的动员利用。与预期相反，LPO水平在各浓度组均显著下降，结合VTG降低的结果，研究人员推测这并非氧化损伤减轻，而是由于多不饱和脂肪酸等脂质底物因加速代谢消耗而减少，导致脂质过氧化产物生成量下降。CAT活性仅在500 μg·L−1 组显著升高，LDH活性亦在该组显著上升，表明高浓度草甘膦可诱导抗氧化防御反应与细胞代谢应激，低浓度则未引发明显的氧化损伤与细胞毒性。
3.3 组织化学与组织学变化
LDH组织化学染色显示，对照组组织呈弱至中等强度的红紫色单甲臜沉积，而500 μg·L−1 组组织呈深蓝色二甲臜沉积，且细胞外间隙可见大量蓝黑色结晶，表明高浓度暴露导致组织LDH活性显著升高，同时伴随细胞膜完整性受损与酶泄漏。常规H&E染色则未发现两组间存在组织结构异常，提示亚致死浓度的草甘膦首先引发代谢层面的改变，尚未进展至可观测的形态学损伤。
3.4 潜在混杂因素与未来研究方向
研究严格控制了人工养殖水的离子组成与草甘膦稳定性（72小时回收率>97%），排除了水质波动与化合物降解的干扰。但需注意本研究仅使用纯品草甘膦，未包含商业制剂中的助剂成分；未来需进一步探究商业制剂、多污染物联合暴露及亲代暴露对后代的跨代效应。
讨论与结论
本研究首次证实环境相关浓度草甘膦可对软体动物胚胎产生多维度的亚致死效应：低浓度即可干扰能量分配，高浓度则进一步诱发氧化应激与细胞膜损伤。这些效应虽未表现为形态异常或永久孵化抑制，但通过改变能量预算与代谢稳态，可能影响孵化后个体的生长速率、抗逆性与种群适合度。研究结果挑战了传统以存活率为核心的毒理评估范式，强调需将发育时序、行为活动与生化标志物纳入早期生命阶段的生态风险评估体系。鉴于草甘膦的广泛环境与生态暴露，本研究为重新审视其监管政策、制定淡水生态系统保护策略提供了重要的科学依据。
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