卵母细胞成熟和排卵的生物过程调节了有性繁殖动物卵母细胞发育及随后受精所需的关键核和细胞质事件。在斑马鱼中，卵巢中的卵母细胞会经历一种称为“透明化”的变化，从不透明变为半透明。这一过程是通过卵黄蛋白的消化实现的。随后，卵母细胞核发生分解，这一过程称为胚泡破裂（GVBD），同时卵黄颗粒也会发生变化。鱼类卵母细胞的成熟由促成熟类固醇或物质（MIS）启动，这些物质会激活M期促进因子（MPF）[1]，[2]。天然存在的孕酮代谢物17α,20β-二羟基-4-孕烯-3-酮（DHP）存在于许多鱼类物种中[3]。DHP与卵母细胞膜上的膜孕酮受体（mPR）结合，从而通过MPF的作用启动卵母细胞成熟的蛋白质级联反应[2]。
排卵是在卵母细胞成熟后立即由周围的卵泡细胞释放卵子引发的。卵子会留在雌性体内直到产卵。一旦释放到水中，无论是否受精，卵子都会迅速形成卵膜[4]。
已在鱼类中鉴定出mPR，并且据认为mPR在卵母细胞中介导MIS信号，从而诱导成熟[5]，[6]。位于细胞质中的核孕酮受体（Pgr）也被证明在排卵诱导中起作用[7]，[8]。尽管同一种激素负责诱导成熟和排卵，但这些过程分别由mPR和Pgr两条不同的途径激活。卵母细胞成熟是由mPR的非基因组类固醇作用启动的，而排卵则是由Pgr的基因组作用触发的。最近通过将金鱼mPR和斑马鱼Pgr与石墨烯量子点（GDQs）结合，建立了一种类固醇结合测定方法[9]，[10]。
研究人员已经证明，内分泌干扰物（EDCs）通过mPR可以阻止或激活鱼类卵母细胞的成熟[11]，[12]。因此，鱼类卵母细胞的成熟可以作为研究EDCs效应的模型。斑马鱼是研究EDCs暴露效应的合适模型生物。之前已在金鱼和斑马鱼中证明了EDCs对卵母细胞成熟的激动剂和拮抗剂效应[13]，[14]。还开发了一种体内实验来研究EDCs对斑马鱼卵母细胞成熟和排卵的影响[4]。我们最近开发了一种均匀的GQD-mPR和GQD-Pgr测定方法，这使我们能够通过比较它们与mPR和Pgr的结合来研究内分泌干扰物（EDCs）对卵母细胞成熟和排卵的影响。
激素或化学物质对这一过程的干扰已有充分记录，且EDCs已被证明会显著影响生殖活动。许多用于农业的除草剂和杀虫剂已被确定为EDCs。在这项研究中，我们选择了阿特拉津（ATZ）、二嗪农（DZN）和2,4-D作为初始的EDCs进行检测。
阿特拉津（ATZ）（2-氯-4-乙氨基-6-异丙氨基-1,3,5-三嗪）是美国中西部及其他地区广泛使用的农业除草剂，可用于玉米、高粱、草、甘蔗和小麦等多种作物[15]，[16]，[17]，[18]。地表水中的ATZ浓度通常在十亿分之一（ppb）范围内（小于10–20μg/L）。然而，在大规模径流事件后，邻近农业溪流中的短期（峰值）浓度会升高（>100μg/L）[17]，[19]，[20]。美国环境保护署（EPA）将饮用水的最大污染水平定为十亿分之一（ppb），但根据季节不同，浓度可能会超过这一限制[21]，[22]。研究表明，环境相关浓度的ATZ（0.1–25μg/L）可以改变两栖动物Xenopus laevis和北美本地豹蛙物种Rana pipiens的性腺发育[23]和[24]。研究表明，低剂量的ATZ可以通过干扰生殖发育和功能使鱼类和两栖动物雌性化，从而影响其生存能力[24]。在斑马鱼胚胎发育期间暴露于ATZ会导致六个月大成年鱼的5-羟色胺通路及相关神经元生长和形态基因发生改变，暴露浓度为0.3、3或30 ppb[25]。在0.3、3或30 ppb的浓度下，ATZ的发育暴露会导致斑马鱼幼体的头部增大[26]。
二嗪农（DZN）是一种有机磷杀虫剂，主要用于农业和家庭害虫控制。由于其降解速度快、用量少且化学结构比其他杀虫剂更复杂，因此被用作杀虫剂[27]。尽管有机磷化合物是可生物降解的，但其急性毒性对环境构成威胁[27]。DZN的主要作用机制是通过其氧化产物抑制乙酰胆碱酯酶活性，从而增加乙酰胆碱浓度，导致胆碱能受体过度刺激、兴奋性神经元死亡、氧化应激和线粒体功能障碍[28]。DZN容易进入环境中的地表水和地下水，威胁非目标生物[29]。DZN可以通过皮肤接触、摄入或吸入进入体内。接触有毒化学物质还会升高体温，研究表明高温会增加斑马鱼体内DZN的代谢和溶解度，这些效应共同作用导致早期孵化和死亡率增加。
2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）是一种用于控制作物中杂草的除草剂。这种合成生长素在牧场、玉米、甘蔗等作物中用于调节植物生长[30]。2,4-D的持久性与ATZ相当，半衰期为20–200天[31]。2,4-D干扰非目标生物繁殖的机制涉及下丘脑-垂体-性腺（HPG）轴和类固醇的产生。
本研究旨在评估ATZ、DZN和2,4-D对斑马鱼卵母细胞成熟和排卵的抑制作用，并确定这些物质产生效应的最低浓度。此外，我们还评估了mPR和Pgr在这些过程中的作用。
