磷酸三正丁酯对蚯蚓的生态毒性效应

有机磷酸酯(OPEs)作为一种新型的阻燃剂和增塑剂,在环境中普遍存在,尤其在土壤中常被检出,因此其环境和健康风险亟待评估.为探究OPEs对土壤生物的毒性效应,选取磷酸三正丁酯(TnBP)作为受试物,以赤子爱胜蚓( Eisenia fetida)为指示生物,采用人工土壤法研究不同浓度TnBP对蚯蚓生长、抗氧化酶系统、乙酰胆碱酯酶(AChE)活性、体腔细胞DNA损伤及8-羟基脱氧鸟苷(8-OHdG)含量的影响.结果表明,TnBP暴露对蚯蚓生长无明显抑制作用,但TnBP胁迫可引起蚯蚓体内抗氧化酶活性增强,脂质过氧化产物丙二醛含量显著上升,表明蚯蚓受到氧化损伤;彗星试验结果显示,彗尾DNA含量和Olive尾矩均显著上升,表明TnBP暴露能够引起蚯蚓体腔细胞DNA损伤;8-OHdG含量也显著增加,其水平与暴露浓度存在明显的剂量-效应关系,提示TnBP暴露可引起蚯蚓体腔细胞氧化性DNA损伤;AChE活性受到的影响则较为微弱.综上,本研究阐明了TnBP暴露对蚯蚓的毒性效应并为进一步研究OPEs对土壤的生态风险评估提供科学依据.     

改性纳米碳黑修复镉污染土壤对蚯蚓的毒理效应

为评估改性纳米碳黑(modified nano-carbon black,MCB)应用于镉(Cd)污染土壤修复对蚯蚓的毒理效应,通过土壤培养试验和体外毒性试验比较纳米碳黑(nano-carbon black,CB)与MCB、Cd与MCB+Cd/MCB-Cd处理对蚯蚓个体存活率、生理生化指标、体腔细胞存活率和DNA损伤的差异.结果显示:(1)CB本身对蚯蚓个体及体腔细胞毒性较小.(2)与CB相比,施加1.5%MCB显著促进了蚯蚓体内过氧化氢酶(CAT)活力,降低了还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)比值(P 0.05),且100 mg/L MCB悬浮液比CB悬浮液对体腔细胞的DNA损伤程度更大.(3)土壤Cd含量为5.31 mg/kg时对蚯蚓个体存活率和CAT活力无显著影响,显著增加了乳酸脱氢酶(LDH)活力,降低了GSH/GSSG值(P 0.05).培养液Cd浓度为2.3 mg/L时对体腔细胞存活率和DNA损伤无显著影响.(4)MCB+Cd处理显著降低了土壤中Cd有效态含量(P 0.05),但没有显著降低蚯蚓对Cd的吸收;MCB+Cd处理与对照相比,蚯蚓个体存活率14 d显著下降32.1%(P 0.05),28 d下降51.9%,与单一Cd处理相比CAT活力显著抑制(P 0.05);MCBCd吸附产物处理组与对照组相比,体腔细胞存活率显著下降16.4%(P 0.05),与Cd处理相比体腔细胞DNA损伤程度显著增加(P 0.05).由于MCB对蚯蚓个体和体腔细胞的生理生化指标影响增强,并且Cd被MCB吸附后对蚯蚓体腔细胞存活率和DNA损伤影响加剧,因此需慎重选择MCB应用于土壤重金属污染修复.(图5表2参33)     

全氟辛烷磺酸暴露对赤子爱胜蚓的急性毒性效应

采用人工土壤培养法,通过14 d急性暴露试验,研究了全氟辛烷磺酸(PFOS)对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的死亡率、谷胱甘肽硫转移酶(GST)和过氧化氢酶(CAT)活性以及DNA损伤的影响。研究结果表明：PFOS对蚯蚓14 d-LC₅₀为478.0 mg·kg^-1,显示为低毒;急性暴露期间,PFOS显著抑制蚯蚓生长,生长抑制率随着PFOS浓度增加而增大,且有良好的剂量效应关系(r=0.951,P<0.01);PFOS对蚯蚓GST和CAT活性均没有显著性影响,没有观察到剂量效应关系;PFOS可致蚯蚓体腔细胞DNA损伤,不同浓度的PFOS对蚯蚓体腔细胞尾长、尾部DNA含量和尾矩的影响具有一定的剂量效应关系(P<0.01),与对照组之间存在显著性差异(P<0.05)。上述结果表明,PFOS对蚯蚓的存活影响显示为低毒,但是对生长有一定影响,可致蚯蚓体腔细胞DNA损伤。     

nano-TiO_2与1,2,4-TCB联合作用对斑马鱼鳃组织结构及染色体损伤研究

采用组织病理切片法、微核及彗星试验研究nano-TiO_2和1,2,4-TCB联合染毒对斑马鱼鳃组织结构、细胞微核率及DNA损伤的毒性效应。结果表明,单独nano-TiO_2暴露不会导致斑马鱼鳃组织结构损伤,也不会引起明显的微核及染色体损伤。1,2,4-TCB(≥10 mg·L~(-1))会引起鳃组织和细胞染色体的损伤。nano-TiO_2与1,2,4-TCB联合作用会加重斑马鱼的鳃组织结构损伤,出现鳃小片排列严重紊乱,表皮细胞断失严重,鳃小片上皮细胞坏死脱落,鳃丝结构模糊等症状。两者联合作用会引起鳃细胞微核率增加和彗星细胞率的增加,呈现一定的剂量-效应关系,且两者间的联合作用具有协同作用。对彗星试验的尾部DNA百分比、尾长及尾距的分析发现,与对照组和单独作用相比,两者联合作用对彗星指标均有显著增强作用,这表明两者联合作用对染色体的损伤属于非特定片段损伤。     

铜暴露下赤子爱胜蚓（Eisenia foetida）活体基因的损伤研究

通过碱性单细胞凝胶电泳法研究了Cu2+暴露剂量对赤子爱胜蚓(Eiseniafoetida)活体基因损伤的动态影响.结果显示:不添加Cu2+的对照组和添加Cu2+的处理组蚯蚓体腔细胞尾部DNA含量和尾长均呈非正态分布(p<0.05);在暴露72h时,125mg·L-1Cu2+处理组尾部DNA含量值最大,为41.44%,100mg·L-1Cu2+处理组尾长值最大,为33.79μm;随着Cu2+暴露剂量的增加,尾部DNA含量和尾长损伤频率增加;对照组和处理组的尾部DNA含量和尾长之间均存在显著性差异(p<0.05),Spearman非参数相关分析表明,尾部DNA百分含量和尾长之间呈显著相关(p<0.01,n=21),Cu2+暴露浓度与尾部DNA百分含量、尾长具有良好的剂量-构效关系(p<0.01).在125mg·L-1Cu2+浓度下暴露72h时蚯蚓的基因损伤程度达到最大,损伤程度为3级.可见,蚯蚓DNA生物标志物是重金属污染基因毒理诊断的重要指标,碱性SCGE试验是检测Cu2+暴露对赤子爱胜蚓活体基因损伤的有效手段.     

3种兽药及饲料添加剂对鱼类的毒理效应

采用斑马鱼、鲤鱼作为生物材料,通过斑马鱼急性毒性试验、胚胎发育试验和鲤鱼肾细胞单细胞凝胶电泳试验,分别从生物个体水平、细胞水平和分子水平,对兽药及饲料添加剂喹乙醇、阿散酸和土霉素进行了生态毒理学效应研究。急性毒性试验结果表明,3种兽药及饲料添加剂在有生态学意义的浓度范围内对斑马鱼的急性毒性均不大;胚胎发育试验结果表明,喹乙醇和阿散酸对斑马鱼胚胎发育72 h的EC50值分别为221.20和239.54 mg.L-1,具有明显的致畸效应;单细胞凝胶电泳试验结果表明,喹乙醇和土霉素均具有一定的遗传毒性,能引起鲤鱼肾细胞DNA的明显损伤,并呈现出一定的剂量-效应关系。     

利用彗星试验研究菲对蚕豆DNA的损伤

以蚕豆(Vicia faba)为对象、以菲为多环芳烃(PAHs)代表物开展彗星试验,用Komet Version 6.0软件进行彗星图像分析,并选择评价参数研究PAHs污染的DNA损伤效应。以Olive尾动量(OTM)作为DNA损伤的评价参数,细胞彗星试验中蚕豆根尖DNA的损伤程度随菲质量浓度(0~0.6 mg·L-1)升高而显著增大。最高浓度组(0.6 mg·L-1)OTM值比阴性对照增加132.63%,存在剂量依赖性,表明菲能诱导蚕豆根尖DNA损伤。在培养液中菲质量浓度为0.1 mg·L-1条件下培养蚕豆,0~12 h时DNA损伤程度随时间延长而增大,12 h时OTM值为38.82±4.48;12~24 h时DNA损伤程度则随时间延长而趋小。为确定菲污染导致DNA损伤的途径,进行非细胞彗星试验,结果表明,0.05 mg·L-1菲即可造成显著DNA损伤(OTM值为22.27±0.42),且DNA损伤程度随菲浓度提高而增大。菲对蚕豆根尖细胞可能存在直接的DNA损伤效应。     

彗星实验技术及其应用

彗星实验是瑞典科学家Ostling和Johanson于1984年发明的检测毒物DNA损伤效应的方法。它经历了从最初的微电泳技术、中性彗星实验、碱性彗星实验、酶切彗星实验和双向垂直彗尾彗星实验等不断完善的发展过程。在毒理学、遗传学和环境生态科学等领域有着重要的应用,是经济合作与发展组织(OECD)和欧洲食品安全局等国际组织推荐的测定遗传毒性的方法之一。彗星实验的关键点包括单细胞悬液的制备、细胞裂解液的成分与比例,低熔点琼脂糖凝胶的浓度,电泳条件等。在典型应用领域,如蚯蚓、鱼、两栖动物、鼠和人的彗星实验很难找到标准实验方案。成功的彗星实验还需关注,实验设计时必须包括阳性对照,结果表述时必须有图为证,实验方案可能因物种或细胞而异。     

重金属Cr(Ⅵ)、Pb及Cu胁迫对双齿围沙蚕体腔细胞的DNA损伤

为探讨重金属Cr(Ⅵ)、Pb以及Cu对沙蚕体腔细胞DNA的毒性效应,以双齿围沙蚕为受试动物,重金属按不同剂量水平,Cr(Ⅵ):10、100和200 mg· L-1,Pb:5、50和100 mg·L-1,Cu:1、10和20 mg· L-1,分别胁迫沙蚕24 h,以不加任何重金属离子的海水为对照,采用单细胞凝胶电泳技术,检测其体腔细胞DNA损伤程度.结果表明,与空白对照组相比,3种重金属离子的各浓度组都能引起沙蚕体腔细胞DNA损伤,且3种重金属胁迫浓度与细胞DNA损伤程度之间存在显著的剂量-效应关系.双齿围沙蚕可以作为单细胞凝胶电泳的实验材料用于重金属所致环境污染的生物监测指示生物.     

基于彗星实验的洛克沙胂对秀丽隐杆线虫胚胎细胞DNA损伤的研究

为评价洛克沙胂的遗传毒性,采用单细胞凝胶电泳(彗星实验),研究了不同浓度的洛克沙胂对秀丽隐杆线虫胚胎细胞脱氧核醣核酸(DNA)的损伤作用。提取秀丽隐杆线虫的胚胎细胞,分别暴露于0(空白对照)、50、250、500μg·L~(-1)含洛克沙胂的溶液染毒1 h。用彗尾DNA百分比含量(TDNA%)、彗星尾长(TL)和Olive尾矩(OTM)作为DNA损伤的指标。实验结果表明,与空白对照组比较,处理组中彗尾DNA百分比含量、彗星尾长以及Olive尾矩显著增加(P0.01)。随着洛克沙胂浓度的增加,彗尾DNA百分比含量、彗星尾长以及Olive尾矩逐渐增加,其相关系数r0.99,说明在实验浓度范围内,存在极显著的浓度-效应关系。洛克沙胂对秀丽隐杆线虫胚胎细胞DNA具有损伤作用,彗星实验操作简便、快速、灵敏度高,能够反映出洛克沙胂的遗传毒性。因此,通过彗星实验建立实验室检测洛克沙胂遗传毒性的方法具有可行性。     

In vitro genotoxicity of fly ash leachate in earthworm coelomocytes

Fly ash is the major coal combustion byproduct from thermal power plants. Considering its plant–nourishing constituents, its soil amendment in farmland is one of its promoted disposal methods. A substantial amount of heavy metals present in fly ash, which may leach out due to rainwater or irrigation water, may cause serious problem with long term use, especially to soil organisms. These metals may cause DNA damage through Reactive Oxygen Species (ROS) generation. In the present study, single cell gel electrophoresis [(SCGE) i.e., comet assay] was used to detect DNA damage in earthworm (Dichogaster curgensis) coelomocytes, following an in vitro exposure. Significant DNA damage was observed at the lowest concentration of fly ash leachate (6.25%) examined. DNA damage by all the tested concentrations (6.25%, 12.5%, 25%, 50%) differed significantly (p?<?0.001) from that of the negative control. Hence, long-term application of fly ash might prove harmful for earthworm populations.     

Growth inhibition and DNA damage in the earthworm (Eisenia fetida) exposed to perfluorooctane sulphonate and perfluorooctanoic acid

An artificial soil method was applied to study the effects of perfluorooctane sulphonate (PFOS) and perfluorooctanoic acid (PFOA) on earthworms (Eisenia fetida). Survival, growth inhibition and damage to DNA of earthworms were detected after 14 d acute exposure. The 14 d-LC₅₀ of PFOS and PFOA was 478.0?mg·kg^?1 dw and 759.6?mg·kg^?1 dw, respectively, indicating that they were of low toxicity. Both PFOS and PFOA could significantly inhibit the growth of earthworms after 14 d exposure, and growth inhibition rates increased with the greater concentrations of PFOS or PFOA, showing a dose–response relationship (PFOS: r?=?0.951, P r?=?0.962, P?P?50 of PFOS was lower than that of PFOA, the growth inhibition rate of earthworm exposed to PFOS was higher than that exposed to PFOA at the same concentration level, and the median values of TL, CL and OTM in PFOS treatments were also higher than those in PFOA treatments. In conclusion, both these fluorine compounds were moderately toxic to earthworms, but the PFOS effect was greater than that of PFOA.     

苯并[a]芘对马氏珠母贝血淋巴细胞DNA损伤的研究

通过单细胞凝胶电泳技术（彗星试验）研究了苯并[a]芘（B[a]P）对马氏珠母贝（Pinctada martensi）血淋巴细胞DNA的损伤。结果显示,在相同暴露时间内,不同质量浓度的B[a]P均能引起马氏珠母贝血淋巴细胞DNA损伤。4μg.L-1 B[a]P处理组DNA含量、彗尾长度和Olive尾矩均最大,分别为34.39%、281.73和60.31μm。随着暴露时间的延长,彗星尾长明显增加,表现出明显的时间-效应关系,而DNA含量和Olive尾矩没有呈现出规律性变化。此外,在不同的染毒时间内,对照组和各处理组之间均存在显著差异（P〈0.05）,3个指标具有很好的一致性。研究表明,彗星试验是检测B[a]P对马氏珠母贝血淋巴细胞DNA损伤的一种有效手段,马氏珠母贝血淋巴细胞DNA损伤可作为指示B[a]P污染的一种有效生物标志物用于早期预警监测。     

In vitro genotoxicity of extracellular extract from Nostoc piscinale

The extracellular extract obtained from 3 weeks incubation of the soil isolate cyanobacterium strain Nostoc piscinale GT-319 in BG-11 broth medium showed cytotoxic activity against Chinese Hamster Ovary (CHO) cells. Based on comet assay, a concentration of 333 µg mL^?1 (IC₅₀) produced DNA breakages in CHO cells. The concentration of 481 mg kg^?1 (LD₅₀) produced acute toxicity in mice at 48 h.     

全氟辛酸(PFOA)对蚯蚓的毒性作用

为考察全氟化合物的土壤生态毒性,以赤子爱胜蚓为模式生物,通过人工土壤染毒方法研究全氟辛酸(PFOA)对蚯蚓急性毒性、回避行为和SOD、CAT等抗氧化酶活性的影响。结果表明,PFOA对蚯蚓的急性毒性作用与染毒时间和染毒浓度相关,实验求得PFOA对蚯蚓毒性作用7和14d的LC50值分别为816.58和792.50mg·kg-1;蚯蚓在160mg·kg-1PFOA暴露浓度下表现出明显的回避反应。在10～120mg·kg-1PFOA长时间暴露下,蚯蚓体内SOD出现"低促高抑"的变化趋势,而GSH-Px则总体上被PFOA所抑制。     

杀虫剂三唑磷对沼水蛙（Hylarana guentheri）蝌蚪的遗传毒性研究

采用微核试验和单细胞凝胶电泳技术(彗星试验)检测了不同浓度(0、0.2、0.4、1.2、2.0、2.8mg·L-1)的三唑磷溶液对沼水蛙蝌蚪遗传毒性的影响.结果表明,当三唑磷染毒24h(≥1.2mg·L-1)及72h(≥0.2mg·L-1)后,蝌蚪微核率和核异常率比对照组均有极显著的提高.在同一时间下,随着三唑磷浓度的增大,蝌蚪微核率和核异常率总体上随之增加;在同一浓度下,随着染毒时间的增加,低浓度组(≤0.4mg·L-1)微核率出现逐渐升高趋势;高浓度组(≥1.2mg·L-1)微核率则先增加后降低.染毒24h后,彗星试验的各项指标Tail Length、Comet Length、Tail Moment和Olive Tail Moment均随三唑磷浓度的增加而增加,并呈现极显著的剂量-效应关系.当三唑磷浓度达到0.2mg·L-1时,与对照组相比,DNA总体损伤水平(Comet Assay Tail Factor)显著提高.实验表明三唑磷对蛙类蝌蚪会造成一定的遗传损伤,微核试验和彗星试验在检测污染物对蝌蚪的遗传毒性方面具有较大的应用价值.     

吡啶硫酮金属对华美盘管虫(Hydroides elegans)精子DNA的损伤效应

吡啶硫酮铜(Cu PT)和吡啶硫酮锌(Zn PT)在渗出型海洋防污涂料中的应用日益广泛,其生态毒性引起了人们的关注。本文以南海海域常见优势种——华美盘管虫(Hydroides elegans Haswell)为试验动物,采用彗星实验研究了吡啶硫酮金属对华美盘管虫精子细胞DNA的损伤情况。结果显示,低浓度(4μg·L~(-1)Cu PT或8μg·L~(-1)Zn PT)处理组的精子细胞,其"彗星"尾长、尾DNA含量及Olive尾矩都显著高于溶剂对照组(P0.05);较高浓度(8μg·L~(-1)或16μg·L~(-1)Cu PT,16μg·L~(-1)或32μg·L~(-1)Zn PT)处理组的精子细胞,其"彗星"尾长和尾矩多数显著高于溶剂对照组(P0.01)。此外,尾长和Olive尾矩在试验浓度范围内都呈现"效应-浓度"正相关。Cu PT为4μg·L~(-1)、Zn PT为8μg·L~(-1)时,对精子DNA造成轻度损伤;Cu PT为8μg·L~(-1)、16μg·L~(-1),Zn PT为16μg·L~(-1)、32μg·L~(-1)时,则达到了中度损伤的程度。可见吡啶硫酮金属具有较明显的海洋生态遗传毒性;另一方面,华美盘管虫精子细胞DNA对吡啶硫酮金属的胁迫呈现出较高的敏感性和效应-浓度相关性,在作为生态遗传毒性的生物指标方面具有潜在优势,进一步的研究将促进其在海洋重金属污染评价中的应用,特别是用于南海海洋环境的早期预警监测。     

柠檬醛对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)再生的影响

用不同浓度柠檬醛处理不同部位剪切的蚯蚓,和处理剪切后不同时间段的蚯蚓体段,探讨了柠檬醛对赤子爱胜蚓再生作用的体段、作用浓度和敏感时间段.结果表明,柠檬醛对蚯蚓再生有明显影响,但这种作用依不同体段而异,以体段P7和P25作用最显著,而A25,A90和P60的受柠檬醛影响较小; 柠檬醛影响蚯蚓头部再生,而不影响尾部再生;对再生有影响的柠檬醛浓度为1mmolkg-1, 0. 1mmolkg-1和0. 01mmolkg-1 (土壤),对蚯蚓再生作用的时间为切后0. 5~1d.试验显示,柠檬醛干扰蚯蚓再生头部形成而且还影响再生头尾体轴形成;内源视黄酸在蚯蚓头尾轴再生图式形成中有重要作用. 图4表4参18