H_2O_2诱导拟南芥NIT2基因甲基化特征与转录水平改变

用外源H2O2处理拟南芥植株,亚硫酸氢盐修饰后测序法分析胁迫生理中NIT2基因启动子区甲基化特征变化,RT-PCR检测该基因的转录水平.结果显示:用100#mol·L-1的H2O2处理3 h后,NIT2启动子区胞嘧啶总甲基化水平与对照差异不大,但对照组CHG(H为C、A或T)和CG位点甲基化水平分别为35.0%和93.3%,H2O2处理组CHG和CG位点甲基化水平分别为50.0%和96.9%;H2O2处理组CHH位点则表现为甲基化水平升高、降低或去甲基化;H2O2胁迫组拟南芥地上组织中NIT2基因转录水平提高.研究结果表明:NIT2基因的转录应答和DNA甲基化修饰参与了植株的逆境生理过程;氧化胁迫与DNA甲基化改变、基因转录上调同时发生,说明胁迫诱发的活性氧增高可能参与胞嘧啶甲基化修饰和基因转录的调节.     

水培试验下水稻Pb吸收累积关键生育期

水稻不同生育期对Pb的吸收累积差异明显.本研究通过水培试验,分别在水稻不同生育期(分蘖期、拔节期、孕穗期、灌浆期、蜡熟期和成熟期)和全生育期添加0.5 mg·L~(-1)的外源Pb,以全生育期不添加外源Pb作为对照,研究水稻不同生育期Pb吸收累积的影响,明确水稻吸收累积Pb的关键生育时期及对水稻植株和糙米Pb累积的贡献.结果表明:①单一生育期Pb胁迫处理时,水稻株高和分蘖数差异不明显,而全生育期Pb胁迫处理下水稻株高和生物量均受到明显抑制;②水稻成熟后不同部位的Pb含量差异表现为:根系茎节1其他茎节根基茎茎叶穗轴谷壳糙米;不同生育期处理下糙米Pb含量范围为0.1～1.2 mg·kg~(-1),其顺序为:孕穗期Pb胁迫拔节期Pb胁迫分蘖期Pb胁迫灌浆期Pb胁迫成熟期Pb胁迫蜡熟期Pb胁迫;③水稻植株Pb累积量相对贡献率在水稻生殖生长时期(灌浆期、蜡熟期和成熟期)较大,而水稻地上部位Pb累积量相对贡献率在水稻营养生长时期(分蘖期、拔节期和孕穗期)较大;④孕穗期是糙米Pb积累的关键生育期,对糙米Pb累积的相对贡献率为43.3%,其次是拔节期和分蘖期处理,相对贡献率分别为24.4%和21.3%;⑤建议在水稻孕穗期适度采用淹水灌溉、施加改良剂或叶面阻控等技术措施,以降低糙米Pb累积,实现Pb污染稻田安全利用.     

一种硅钙稳定剂对水稻吸收重金属的抑制效应

采用盆栽试验研究一种硅钙稳定剂对污染农田土壤中重金属的稳定效果及水稻吸收土壤中重金属的抑制效应。结果表明:(1)添加硅钙稳定剂可提高土壤pH,降低土壤中重金属有效态百分比含量(有效态/总量),抑制水稻对重金属的吸收。其中水稻分蘖期铅有效态百分比降幅为9.06%~18.6%,铜有效态百分比降幅为24.4%~27.4%,锌有效态百分比降幅为1.81%~5.4%;水稻成熟期铅有效态百分比降幅为59.8%~62.6%,铜有效态百分比降幅为30.6%~50.1%,锌有效态百分比降幅为21.8%~22.7%。(2)从不同时期比较,成熟期土壤中铅、铜、锌有效态百分比明显高于分蘖期;从土壤中不同元素重金属有效态百分比比较,铜锌铅;从硅钙稳定剂对不同元素重金属稳定效果比较,铅锌铜。(3)添加适量的硅钙稳定剂能抑制水稻对重金属的吸收,促进水稻的生长。综合硅钙稳定剂对土壤中重金属稳定效果、水稻吸收重金属抑制效应及水稻生长效应,合适的添加量是硅钙稳定剂修复重金属污染农田土壤的关键因素。     

褪黑素对水稻幼芽镍胁迫的缓解作用

研究添加外源褪黑素对水稻幼芽Ni胁迫的缓解作用.结果表明,较低浓度Ni（10 μmol·L^-1、50 μmol·L^-1）胁迫对水稻幼芽根系生长影响不大,而较高浓度Ni（100~1000 μmol·L^-1）胁迫显著地抑制水稻根系的生长.与CK处理相比,100~1000 μmol·L^-1 Ni胁迫导致水稻总根长降低63.3%~98.0%,根表面积降低56.9%~96.3%.褪黑素的添加能明显地促进Ni胁迫下水稻幼芽的生长,尤其是对幼芽的根系生长促进作用更明显.当Ni胁迫浓度为100 μmol·L^-1时,两个水稻品种总根长相较于无Ni胁迫的对照组降低了58.4%~83.8%,在添加10 μmol·L^-1褪黑素处理后,水稻总根长相较于无Ni胁迫的对照组仅降低了8.7%~29.1%.添加外源褪黑素导致Ni胁迫下水稻幼芽的O₂^-·产生速率和相对电导率显著降低,CAT活性和可溶性蛋白含量显著提高.与100 μmol·L^-1 Ni胁迫处理相比,添加10 μmol·L^-1褪黑素能显著地降低两种水稻品种O₂^-·产生速率43.2%~50.2%、相对电导率25.7%~31.6%,提高CAT活性21.9%~33.7%、可溶性蛋白含量82.6%~84.6%.褪黑素可以有效地缓解Ni胁迫对水稻幼芽的毒害作用.     

根际土壤中汞甲基化与去甲基化作用双同位素示踪研究

根际环境特殊的理化性质可能显著促进汞(Hg)的甲基化.为证实上述假设,本研究采集了三峡库区消落带狗牙根根际土和非根际土,分别测定了根际土与非根际土中总汞(THg)和甲基汞(MeHg)含量及主要理化性质,并采用双同位素示踪法(~(199)Hg~(2+)和Me~(201)Hg)进行室内模拟培养实验,探究其Hg的甲基化与去甲基化速率.结果表明,根际土壤中的Fe~(2+)、Mn~(2+)、有机质含量、过氧化氢酶活性显著高于非根际土(p0.05),MeHg含量、细菌、真菌数极显著大于非根际土(p0.01);根际土壤中MeHg的含量与Mn~(2+)、SO_4~(2-)、有机质含量存在显著正相关性(p0.05),与过氧化氢酶活性、细菌、真菌数存在显著正相关性(p0.01);根际土壤中Hg甲基化、去甲基化速率、净甲基化潜力均显著大于非根际土(p0.05),有菌根际土的甲基化与去甲基化速率显著大于无菌根际土(p0.05).本研究证实了根际是Hg发生甲基化的一个活跃区域,其中,微生物在根际土壤中Hg的甲基化与去甲基化过程中均起着主要作用.     

不同基因型杨树的光合特征与臭氧剂量的响应关系

采用开顶式气室装置研究不同臭氧浓度对3种基因型杨树(‘546’、‘90’和‘84K’)光合作用特征的影响.结果表明,随着O_3浓度的升高,净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、水分利用效率(WUE)、电子传递速率(ETR)、PSⅡ反应中心激发能捕获效率(F'_v/F'_m)、光化学猝灭系数(q P)、PSⅡ实际光化学量子效率(Phi PS2)、叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、叶绿素总量(Chla+b)和类胡萝卜素(Car)均显著降低,胞间CO_2浓度(c_i)显著升高,气孔导度(G_s)变化不显著.不同基因型杨树各项光合生理指标之间均存在显著性差异,基因型‘546’各项光合指标(除G_s外)与O_3剂量(AOT40,小时O_3浓度大于40nmol·mol~(-1)的累计值)间具有显著的线性相关关系(P0.01),并且光合色素含量随着O_3浓度的升高而显著降低.但高浓度O_3对基因型‘90’和‘84K’光合色素影响不显著.从多数光合特征指标特别是叶绿素总量的O_3剂量线性响应关系来看,基因型‘546’表现出最大的斜率,基因型‘90’次之,基因型‘84K’斜率最小,因而可得知随着O_3浓度升高,三者的臭氧敏感性为‘546’‘90’‘84K’.该研究结果为O_3污染环境下杨树基因型筛选与培育,以及保护杨树免受O_3伤害提供科学依据.     

铜胁迫对不同基因型谷子幼苗基因组DNA多态性的影响

采用室内盆栽土培法,以4种基因型谷子(D2-8、安06、黄米、朝谷)为供试材料,研究了不同浓度Cu2+胁迫对谷子幼苗体内可溶性糖、脯氨酸、丙二醛(MDA)含量和基因组DNA多态性的影响.结果表明,经50~400 mg·kg-1Cu2+处理30 d后,4种谷子幼苗体内可溶性糖含量与对照相比呈现先上升后下降的趋势,在50 mg·kg-1时达到最大值.当浓度为200mg·kg-1以上时,4种谷子的可溶性糖含量的平均降幅为对照的32.44%~56.5%.脯氨酸则表现为低含量(≤50 mg·kg-1)的促进和高含量(≥100 mg·kg-1)的抑制效应,MDA含量均有增加且与对照差异显著(P<0.05).Cu2+胁迫下不同基因型谷子幼苗基因组DNA的RAPD图谱发生明显变化,表现为单条或多条RAPD谱带的增加和缺失或者荧光强度的改变,细胞中基因组模板DNA的稳定性下降,DNA多态性变化与Cu2+浓度之间存在剂量-效应关系.不同基因型谷子对Cu2+胁迫的生理和遗传损伤响应存在差异.利用RAPD技术获得的DNA多态性变化可作为检测Cu2+遗传毒性效应的生物标记物.     

质谱法定量生态物种基因组DNA低甲基化

为了定量生态相关物种基因组中低丰度的5-甲基-2-脱氧胞苷(5-mdC),建立了一种采用高效液相色谱串联质谱(HPLC-MS/MS)的无标记方法.全基因组DNA甲基化计算公式5-mdC (mole)/(5-mdC (mole)+dC (mole)可以转化为1/(1+dC (mole)/5-mdC (mole)),然后通过HPLC-MS/MS得到DNA样品中5-mdC和dC的物质的量比(dC (mole)/5-mdC (mole))即可得到基因组DNA甲基化值.此外,还对HPLC条件进行了优化使正常核苷和修饰核苷基线分离,消除分析物的交叉干扰.本方法避免了使用昂贵的稳定同位素标记内标,在等度高效液相色谱条件下实现了正常和修饰核苷基线分离,5-mdC和dC的保留时间分别为5.50和3.06min.5-mdC和dC的定量限分别为14.2和19.1pg/mL.日内和日间偏差和准确性(相对误差)都≤ 10%.该方法测定的小牛胸腺DNA和大型蚤及秀丽线虫的全基因组DNA甲基化值分别为(6.44 ±0.25)%,(0.097 ±0.010)%和(0.025 ±0.002)%.采用HPLC-MS/MS技术建立并验证了一种快速、高精密度和灵敏度的DNA样品全基因组DNA甲基化测定方法,适用于评估环境污染物对生态学相关物种的潜在表观遗传风险.     

盐渍化环境下秸秆还田对稻米汞及甲基汞累积的影响

通过盆栽试验探讨了盐渍化环境下秸秆还田对土壤中总汞（THg）、甲基汞（MeHg）含量和转化以及对水稻吸收汞的影响.试验用土采集自天津典型污灌地区,人为添加不同梯度的盐分（0、0.2%、0.5% NaCl）及外源汞（0、5mg/kg~Hg（NO₃）₂）,秸秆还田按照0.1%进行处理.结果显示：1.秸秆还田促进稻田系统中无机汞的甲基化.与未添加秸秆的处理相比,秸秆还田后土壤MeHg含量提高了56.8%~76.8%,水稻MeHg含量增加了127%~171.6%.2.在轻度盐渍化稻田开展秸秆还田,会进一步提高稻田土壤中汞的甲基化水平,进而增加水稻籽粒中甲基汞含量.与不添加盐分处理相比,轻度盐渍化环境中（0.2% NaCl）,秸秆还田处理导致土壤MeHg含量提高了92.2%~101.2%,水稻籽粒MeHg含量增长了52.8%~132.1%.更高的盐渍化水平会抑制土壤汞甲基化趋势,水稻籽粒中甲基汞含量降低.在中度盐渍化环境中（0.5% NaCl）,秸秆还田导致土壤MeHg含量降低了57.9%~88.6%,水稻籽粒MeHg含量降低了72.9%~86.8%.以上研究结果表明,在盐渍化且汞污染稻田开展秸秆还田可能大幅度增加该地区汞食物链暴露风险,因此在中轻度盐渍化的污灌区,对秸秆还田等农艺措施需要格外慎重.     

交通污染暴露对DNA甲基化的影响

探讨交通污染现场暴露对DNA甲基化的影响.30只8周龄Wistar大鼠按随机数字表法随机分5组,每组6只.其中3组分别在隧道(高暴露组)、路口(中暴露组)、校园(对照组)暴露7 d,另外2组分别在隧道暴露14 d/28 d.在暴露过程中检测3个暴露地点PM_(10)、NO_2的浓度.暴露实验分别在春季、秋季各进行一次.暴露结束后,焦磷酸测序法检测肺组织和血液中DNA(p53、MGMT、MAGE-A4)甲基化水平,并分析比较不同暴露组间DNA甲基化水平的差异.结果表明,PM_(10)、NO_2浓度均为隧道(高暴露组)路口(中暴露组)校园(对照组),差异具有统计学意义.秋季暴露7 d后,与对照组相比,肺组织中p53(P_(路口)=0.016;P_(隧道)=0.019)、MGMT(P_(路口)=0.002;P_(隧道)=0.003)启动子甲基化水平显著降低,随着暴露时间的增加,甲基化水平进一步降低;MAGE-A4启动子区处于高度甲基化状态,在肺组织和血液中,均未发现MAGE-A4启动子甲基化水平在三暴露组间存在显著的统计学差异.7d暴露对肺组织中DNA甲基化水平的影响更大,但随着暴露时间的增加,肺组织和血液中DNA甲基化水平改变模式趋于一致.Spearman相关分析结果显示,在肺组织中,PM_(10)和p53甲基化水平呈负相关关系(r=-0.347;P=0.038);NO_2和p53、MGMT、MAGE-A4甲基化水平均存在负相关(r值分别为-0.482、-0.444、-0.346,P值均0.05).在血液中,MAGE-A4甲基化水平与PM_(10)、NO_2均呈正相关(r值分别为0.395、0.431,P值均0.05).交通污染暴露会引起p53、MGMT启动子低甲基化.     

地下水循环井技术对含水层典型NAPL污染物的修复模拟

采用静态批试验分析苯和萘在均质中砂上的吸附特性,同时利用二维模拟槽分析其在地下水中的迁移特性并采用地下水循环井技术进行修复治理. 结果显示:苯和萘在均质中砂上的吸附符合线性等温吸附,萘的吸附系数为0.0075L/g,明显大于苯(0.0034L/g);苯在横向和纵向的浓度锋面迁移距离均明显大于萘, 50d后,地下水中ρ(苯)、ρ(萘)的最高值和平均值分别为119.11、14.97mg/L和64.03、5.19mg/L;启动循环井修复,靠近循环井的地下水循环扰动大,气、水两相间的传质作用强,有机物被优先去除,逐渐形成一个以循环井为中心的锥形修复区域;累积曝气14h后,地下水中ρ(苯)趋于检测不出,但ρ(萘)存在明显拖尾现象,拖尾浓度达到1.82mg/L;各列单元苯衰减系数变幅较小,萘的衰减系数则存在两侧低、中间高的趋势,残留的萘基本上集中分布于远离循环井、模拟槽的两侧区域. 可见污染物的挥发性及其在地下水中的迁移性是影响循环井修复效果的主导因素,污染物挥发性越强,其迁移越快,循环井修复的效果越好.      

厌氧污泥降解萘动力学与生物多样性研究

为对工业废水中的萘进行高效的生物处理,采集某石油工业废水处理装置的厌氧活性污泥,以萘和萘与乳酸钠为电子供体进行驯化培养.当一个驯化周期中萘去除率达到90%以上时,研究间歇反应条件下分别以萘和萘与乳酸钠为电子供体时的降解动力学,并提取去除率高的污泥中微生物总DNA,构建16S rDNA基因片段克隆文库分析细菌群落结构.结果表明,以单一萘为电子供体时萘的降解率远远小于萘与乳酸钠共代谢时的降解率;两种驯化模式下萘浓度与时间符合一级反应动力学,动力学常数K分别为3.5×10-3h-1和16×10-3h-1.萘与乳酸钠共代谢污泥中细菌类群主要为Deltaproteobacteria、Thermotogae、Bacteroidetes、Chloroflexi和Unclassified bacteria,其中Deltaproteobacteria类细菌占主导地位.在成熟的厌氧活性污泥中Desulfobulbus sp.所占比例为24.2%;Kosmotoga占21.0%.此外,反应器中还存在Smithella、Syntrophobacter、Levilinea等细菌.对厌氧活性污泥中细菌多样性的研究有利于优化反应条件,从而提高污泥中萘的去除率.     

硝酸盐还原条件下不同碳源对萘生物降解特性的影响

以萘为模型化合物,研究硝酸盐还原条件下萘的反硝化降解特性,考察了乙酸盐、丙酸盐、丁酸盐、戊酸盐、乳酸盐及葡萄糖作为补充碳源对萘反硝化降解效果的影响,以及不同补充碳源及初始ρ(萘)对反硝化过程硝酸盐还原活性的影响. 结果表明:当初始ρ(萘)为20 mg/L时,乙酸盐、丙酸盐、葡萄糖和丁酸盐的存在对萘的反硝化降解具有促进作用,而戊酸盐和乳酸盐的存在对其具有抑制作用. 补充碳源存在下,萘的反硝化降解速率顺序为乙酸盐>丙酸盐>葡萄糖>丁酸盐>无补充碳源>戊酸盐>乳酸盐,且降解过程符合一级反应动力学. 补充碳源与萘共基质系统中,随着初始ρ(萘)的升高,萘的去除率和硝酸盐的还原活性均有所降低.      

假单胞菌N7的萘降解特性及其降解途径研究

应用HPLC和UV分析技术,以萘为代表性多环芳烃污染物,研究了假单胞菌N7对水中萘的降解特性.结果表明,营养盐、微量元素的添加可使萘的降解率提高23.65%;溶解氧高于4.3 mg/L时萘降解率达95.66%并趋于稳定;随萘浓度增加降解率逐渐下降;在中性和弱碱性环境下,降解效果较好,萘降解率均在82.88%以上.在30℃、转速为165 r/min的摇床中处理pH7.5、萘浓度为100 mg/L的水样72 h,其最大降解率为95.66%.通过检测菌株N7处理含不同底物水样时其吸光度、pH和底物的变化情况,证实菌株N7亦能降解甲苯、二甲苯、苯酚、2,4-二硝基苯酚、苯甲酸、1-萘酚和水杨酸,并以其为唯一的碳源和能源生长繁殖,表明该菌株能适应环境中芳烃类物质种类的变化,具有很好的降解多样性.经UV-Vis和GC-MS分析各降解阶段的中间产物,初步确定了该菌对萘的降解途径:一条是邻苯二甲酸途径;另一条是水杨酸途径,萘先被氧化为1,2-二羟基萘,再开环生成水杨酸、邻苯二酚和2-羟基粘康酸半醛,最终进入三羧酸循环(TCA).     

混合有机污染物在土壤中的竞争吸附研究

采用3种不同的溶质加入法研究溶质的吸附平衡,即方案①:先加入萘,然后再加入菲;方案②:萘和菲同时加入;方案③:先加入菲,然后再加入萘.研究结果表明同一溶质在有其它溶质竞争的情况下,表现出与单一纯溶质吸附时不同的吸附行为.随着竞争溶质浓度的增加,萘的吸附等温线的线性程度不断升高,吸附量降低.而菲则只是在实验方案③时,线性程度明显升高.随着竞争溶质初始浓度的增加,K_OC的值不断减小,当竞争浓度大约增加到0.5S_w后,K_OC基本不变化,达到了最小值.同时发现分子体积较大、厌水性较强的菲比分子体积较小、厌水性较弱的萘具有更强的竞争吸附能力.     

萘厌氧降解菌群的富集及氧化还原介体的强化

为揭示氧化还原介体（ROMs）对萘厌氧降解的强化作用,以萘为唯一碳源富集到中温萘厌氧降解菌群.通过Illumina MiSeq测序对接种污泥和富集培养物进行了细菌群落结构解析,并考察了固定化蒽醌-2,6-二磺酸（AQDS）、蒽醌-2-磺酸（AQS）和腐殖酸强化萘厌氧降解的特征.Illumina MiSeq测序结果表明,Pseudomonas、Thauera、和Georgfuchsia是该富集培养物中的优势萘降解菌,其相对丰度分别为52.4%、13.8%和17.6%.在污泥接种量为0.23g/L和萘初始浓度10mg/L条件下,富集菌群9d内对萘的降解率约为64%.ROMs强化试验结果表明,3种ROMs对萘的厌氧降解均有一定的促进作用.其中,AQDS的强化效果最为显著,当AQDS浓度为0.8mmol/L,培养至第7d时,萘的去除率为92.0%,比同期的对照组高1.2倍.此外,硝酸盐对ROMs强化萘厌氧降解的影响研究结果表明,在NaNO₃浓度为0~0.8g/L范围内,萘的降解速率随着硝酸盐浓度增加呈现先增加后降低的趋势.当NaNO₃浓度为0.6g/L时,萘的去除率在第6d就达到了91.0%,比对照组提高了15.2%.由此可见,在厌氧条件下添加适量硝酸盐可提高ROMs对萘降解的强化效果.     

北京土壤对甲苯和萘的吸附及影响因素分析

通过静态吸附实验,研究了北京地区土壤对甲苯和萘的吸附行为,考察了温度和表面活性剂对甲苯和萘吸附的影响.结果表明,尽管7种土壤对甲苯和萘的吸附能力差别较大,但其吸附等温线均很好的符合Freundlich吸附模式;同一土壤中,萘的吸附量大于甲苯的吸附量.温度升高不利于甲苯和萘在土壤中的吸附.十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)均利于甲苯和萘在土壤表面的解吸,CTAB和SDBS对甲苯和萘的解吸率最高分别可达27.5%、12.1%和64.3%、48.8%,说明SDBS的解吸效果更好.甲苯     

Effects of temperature and surfactants on naphthalene and phenanthrene sorption by soil

Adsorption experiments were carried out to investigate the sorption behaviors of naphthalene and phenanthrene in six different soils and to determine the effects of temperature, linear alkylbenzene sulfonate (LAS) and cetylrimethyl ammonium bromide (CTAB) on sorption. The results show that for a given sorbent phenanthrene exhibited greater nonlinear and stronger sorption than naphthalene. There was a strong negative correlation for the Koc values with organic carbon content (foc). The increase of temperature was not favorable to sorption. Sorption decreased along with the increasing aqueous LAS concentration from 0 to 1000 mg/L. At low CTAB concentration (＜ 100 mg/L), the adsorption increased as CTAB hemimicelles formed on the soil surface. At high concentration, CTAB decreased the adsorption by occupying active hydrophobic adsorption sites and solubilization of naphthalene and phenanthrene.     

萘好氧降解菌的筛选及降解特性的初步研究

从城市污水处理厂活性污泥中驯化筛选出6个萘降解菌株,这些菌株都能快速降解水杨酸。以萘为唯一碳源,采用瓦勃氏微量呼仪的实验表明,菌株可以不同程度的降解萘。在pH为7.2,萘含量为20mg/L的条件下,菌株生长最好,2d后的萘降解率高达96.5%。     

Naphthalene emissions from moth repellents or toilet deodorant blocks determined using head-space and small-chamber tests

The present study investigated the emissions of naphthalene and other compounds from several different moth repellents(MRs) and one toilet deodorant block(TDB)currently sold in Korea,using a headspace analysis.The emission factors and emission rates of naphthalene were studied using a small-scale environmental chamber.Paper-type products emitted a higher concentration of the total volatile organic compounds(VOCs)(normalized to the weight of test piece)than ball-type products,which in turn emitted higher ...