微囊藻毒素-LR和铜绿微囊藻裂解液对水稻光合作用的影响

蓝藻水华在生长和衰亡过程中会产生包括微囊藻毒素在内的多种有毒代谢产物,这些毒素可能会随灌溉用水进入农田而对作物带来不利影响.本研究选用微囊藻毒素-LR(MC-LR)纯品和铜绿微囊藻裂解液分别对营养生长期水稻进行21d暴露处理,考察不同浓度(0.1,1.0,10.0,100.0,500.0μg/L)MC-LR和不同稀释倍数(0.002,0.02和0.2倍)铜绿微囊藻裂解液对水稻叶绿素荧光强度、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度及叶片超微结构的影响.研究结果表明,MC-LR对水稻光合作用特征参数具有显著的抑制作用,其中蒸腾速率和气孔导度对MC-LR暴露最为敏感,比较来看,考察浓度范围内铜绿微囊藻裂解液对植物光合作用特性指标影响显示出不同的特点,甚至表现出一定刺激和促进作用,0.02倍裂解液暴露显著促进植株蒸腾作用和气孔导度.此外,高浓度的单一MC-LR和高浓度铜绿微囊藻裂解液都能对水稻叶片超微结构能造成一定程度的损伤.铜绿微囊藻裂解液和MC-LR作用特点不一致,推测是裂解液中其他组分造成微囊藻毒素有效性的改变和毒性的降低.     

微囊藻毒素分离及鉴定

微囊藻毒素是一类由蓝藻产生的具有肝毒性的生物毒素。微囊藻毒素标准品是开展为微囊藻毒素相关研究的必需的实验材料,文章以滇池天然水华蓝藻为原料,建立了以5%乙酸和75%的甲醇溶液提取,通过优化提取、分离和制备条件,制备了一定量的微囊藻毒素高纯度样品,经HPLC鉴定分析,纯度可达90%以上。文章在相同的质谱条件下分别对MC-LR和[Dha7]MC-LR等毒素进行了质谱检测,一级质谱结果表明,MC-LR和[Dha7]MC-LR的一价电离离子峰分别为995和981,MC-RR的二价电离离子峰为520,并分析它们的二级质谱裂解特征,确定三种毒素化学结构MC-RR为环(Ala-Arg-MeAsp-Arg-Adda-Glu-Mdha)、MC-LR为环(Ala-Leu-MeAsp-Arg-Adda-Glu-Mdha)、[Dha7]MC-LR为环(Ala-Leu-MeAsp-Arg-Adda-Glu-Dha)。改良后的检测方法同样应用于检测受微囊藻毒素污染的武汉东湖水样。     

微囊藻毒素的提取纯化及制备方法研究

蓝藻水华污染所带来的主要危害是由毒蓝藻向水体中释放多种不同类型的微囊藻毒素(Microcystis,MCs),其中微囊藻毒素MC-LR和MC-RR是我国富营养化水体中最主要的2种藻毒素.为解决对MCs进行深入研究中的MCs纯品缺少问题,迫切需要研究1种有效提取.纯化、制备MCs的方法.以天然水华蓝藻为原料,建立了以甲醇溶液提取、固相萃取和半制备色谱分离为主要步骤的微囊藻毒素提取、纯化和制备的方法.通过优化提取、分离和制备条件,制备了一定量的微囊藻毒素MC-LR和MC-RR高纯度样品.样品经HPLC鉴定分析,纯度可达98%以上.干燥后可得2种微囊藻毒素纯品分别为MC-RR121.1μg,MC-LR62.8μg.     

老化聚苯乙烯纳米塑料对铜绿微囊藻的影响

为探究新生和老化聚苯乙烯纳米塑料（PSNPs）对铜绿微囊藻生长和产毒特性的影响,本研究通过紫外老化制备了50nm的老化PSNPs,开展了不同浓度（0.1,1,10mg/L）新生和老化PSNPs对铜绿微囊藻的长期（37dd）暴露试验.结果表明,紫外老化处理使PSNPs表面出现裂纹,平均粒径变小,羰基指数由0.023上升至1.055.两种PSNPs均会在铜绿微囊藻细胞表面聚集,其中老化PSNPs暴露造成的细胞形态损伤更严重,并对铜绿微囊藻造成剂量正相关的生长和光合抑制,氧化损伤,促进了微囊藻毒素（MC-LR）的合成和释放.在相等暴露剂量下,老化PSNPs对铜绿微囊藻上述生理过程的调控作用更强.其中,10mg/L新生和老化PSNPs暴露下,最终藻密度比对照组分别降低了26.65%和45.07%,丙二醛（MDA）含量的最大值是对照组的1.74和1.93倍,最终胞外MC-LR含量是对照组的1.26和1.44倍.老化PSNPs对胞外MC-LR相对更强的促进作用,是由其诱导的MC-LR合成增加和细胞膜破损所共同导致的.     

稻草秸秆发酵液对铜绿微囊藻生化参数影响

针对铜绿微囊藻在稻草秸秆（水稻分蘖枝）发酵液胁迫下的酶学特征及抗氧化能力、藻毒素和多糖含量等生化指标进行了检测分析，旨在为利用稻草秸秆抑藻提供进一步理论依据.结果表明：铜绿微囊藻在水稻分蘖枝发酵液胁迫下，其表征藻细胞代谢水平的酯酶活性显著降低，实验第5d，最高浓度组（0.65%V/V）99.9%的藻细胞内酯酶活性均被抑制，超氧化物歧化酶（SOD）与谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活力分别下降至同期对照组的11.03%和8.47%；丙二醛（MDA）含量则与发酵液浓度以及作用时间呈显著正相关，pearson分析表明，所有浓度组和作用时间内r值均大于0.9，而P值均小于0.01，表明水稻分蘖枝发酵液可显著降低藻细胞的抗氧化水平；但高浓度水稻分蘖枝发酵液没有引起微囊藻毒素（MCs）升高，甚至显著降低MCs和多糖的含量，与对照组相比，P<0.01.因此，水稻分蘖枝发酵液可通过影响铜绿微囊藻的代谢过程，降低藻细胞抗氧化以及抵御对环境胁迫的能力，从而达到有效抑藻的目的.     

微囊藻毒素的分离、纯化和制备

以天然水华蓝藻为原料,建立了以甲醇溶液提取、固相萃取和半制备色谱分离为主要步骤的微囊藻毒素分离纯化方法.通过优化提取、分离和制备条件,制备了一定量的微囊藻毒素MC-LR和MC-RR高纯度样品,样品经HPLC鉴定分析,纯度可达98%以上,干燥后可得2种微囊藻毒素纯品分别为MC-RR:121.1μg,MC-LR:62.8μg.     

混合抗生素对铜绿微囊藻的生物效应

选取SP(螺旋霉素)和AM(阿莫西林)为目标化合物,研究二者的混合物对铜绿微囊藻的生长、Chla(叶绿素a)合成及微囊藻毒素合成与释放的影响. 结果表明:SP与AM以等毒性〔ρ(SP)∶ρ(AM)为1∶7,ρ(SP+AM)为4~15 μg/L〕混合时,铜绿微囊藻的生长及Chla的合成均受到抑制,并且ρ(SP+AM)越高,抑制作用越明显,在ρ(SP+AM)为15 μg/L时生长抑制率最大,为109.86%;SP与AM以等浓度〔ρ(SP)∶ρ(AM)为1∶1,ρ(SP+AM)为1~10 μg/L〕混合,ρ(SP+AM)≤4 μg/L时促进铜绿微囊藻的生长,ρ(SP+AM)为1 μg/L时促进作用最明显,铜绿微囊藻的比生长率高出对照组39.13%;ρ(SP+AM)≥5 μg/L时则抑制铜绿微囊藻生长;而Chla的合成在各试验浓度下均受到抑制. SP与AM对铜绿微囊藻的联合毒性表现为拮抗作用. 混合抗生素在各试验浓度和混合配比条件下,均导致藻细胞内藻毒素合成量的上升,并引起胞外藻毒素的释放量增加,ρ(SP)∶ρ(AM)为1∶7且ρ(SP+AM)为5 μg/L组释放比例最高,达到37.96%. 因此,混合抗生素的存在可导致铜绿微囊藻对水环境的危害进一步加深.      

水源水中微囊藻毒素的遗传毒性与健康风险评价

应用美国EPA健康风险评价模型对浙江省101个饮用水源地微囊藻毒素(MC)的健康风险度进行评价,提示水源水中微囊藻毒素-LR(MC-LR)具有较高的非致癌风险.采集MC污染相对严重的A、B 2饮用水源,一部分利用树脂对其中的MC进行浓集,另一部分加入稀释的纯毒素MC-LR模拟水源水中MC释放的情况,同时制备相同浓度的纯毒素序列,利用Ames试验检测藻毒素浓集物、水样中藻毒素和纯毒素对细菌的致突变性,彗星试验检测人外周血淋巴细胞可能产生的DNA损伤,微核试验检测鲤鱼红细胞微核的诱发效应.结果表明,与阴性对照组相比,藻毒素浓集物、纯毒素和藻毒素稀释水样均可引起人外周血淋巴细胞DNA的不同程度损伤(P <0.01),损伤随着染毒剂量的增加而加重,高剂量浓集物、藻毒素稀释水样A和纯毒素可诱导鲤鱼红细胞微核率上升,在本实验条件下尚未观察到藻毒素浓集物、藻毒素稀释水样及纯毒素在Ames试验中具有显著的致突变作用.利用树脂浓集水源水中MC和向水源水中加入稀释的MC-LR模拟MC释放2种方法切实可行,饮用水源水中MC可诱导鲤鱼红细胞微核率上升和淋巴细胞DNA损伤,具有遗传毒性,可能对人体健康产生的远期危害.     

乳酸对铜绿微囊藻的抑藻效应及机理

以铜绿微囊藻为实验对象,研究了乳酸对铜绿微囊藻的抑藻效果及可能的抑藻机理.结果表明乳酸对铜绿微囊藻的生长有很强的抑制作用,72h,除最低浓度实验组对铜绿微囊藻的抑制率为60%外,其余浓度实验组的抑制率均达到了80%以上;在乳酸胁迫下,藻液中核酸和蛋白质含量增加,电导率上升,细胞中丙二醛(MDA)和氧自由基(O₂^·)含量增加,超氧化物歧化酶(SOD)活性下降;透射电镜图片显示,细胞的超微结构发生了明显改变.推测乳酸可能的抑藻机理是改变了藻细胞膜的通透性及其细胞结构,降低了其抗氧化能力,最终使得藻细胞裂解死亡.     

土壤中微囊藻毒素MC-LR的降解研究

微囊藻毒素(MCs)是蓝藻水华污染产生的一类生物毒素,通过灌溉、施肥等途径进入农田土壤,对农产品质量和地下水安全造成危害,进而影响人体健康.其中MC-LR是毒性较大、检出较普遍的藻毒素之一.本文通过模拟实验,研究了MC-LR在土壤中的生物降解行为及其影响因素.结果表明,MC-LR为易降解有机污染物,土壤理化性质可影响其在土壤中的降解行为,呈现土壤pH越低、阳离子交换量越大,MC-LR老化系数越大,降解越慢的特征.然而,初始浓度对MC-LR的降解没有影响.微生物降解是土壤中MC-LR降解的主要途径,温度、含水率等环境因素对MC-LR降解的影响主要在于改变土壤中降解微生物的活性.研究结果为评估土壤中MC-LR的生态风险提供了依据.     

毒死蜱对铜绿微囊藻的毒性效应研究

在实验室研究条件下,研究了有机磷农药毒死蜱对铜绿微囊藻的毒性效应,测定了其96 h生长曲线和EC_(50)以及长期毒性环境下铜绿微囊藻叶绿素a含量、蛋白质含量、SOD活性和MDA含量的变化情况。结果表明,毒死蜱96 h EC_(50)为691.50 mg/L;慢性试验中,毒死蜱对铜绿微囊藻叶绿素a和蛋白质有显著抑制作用,在长时间胁迫环境中,低浓度毒死蜱作用下叶绿素a和蛋白质含量可恢复至对照水平;对SOD和MDA显著抑制,两者含量显著降低,表明毒死蜱对铜绿微囊藻产生了较严重的毒害作用。     

淀山湖水质富营养化和微囊藻毒素污染水平

研究淀山湖不同季节水体中总磷(TP)、总氮(TN)、pH、水温、透明度(SD)、叶绿素a(Chl-a)含量和优势藻种等富营养化相关指标;在培养条件下,研究不同温度、光照、氮磷浓度对铜绿微囊藻的生长及微囊藻毒素LR(MC-LR)产生的影响;研究藻细胞密度和微囊藻毒素LR浓度的相关关系.结果表明:淀山湖水质已呈富营养化状态,春末和夏季水质和水文条件适合藻类生长.湖水TN和TP年平均值分别达1.93mg/L和0.18mg/L,TN和TP的年超标率达93.5%和92.2%.TP的高峰期比施肥的高峰期延迟出现约一个月,说明沿湖农业对富营养化指标的影响较大.淀山湖常年生长的藻类分别是蓝绿藻、硅藻、隐藻和裸藻等,夏季水华中可见污染指示藻如微囊藻、鱼腥藻和针杆藻等产毒藻.培养条件下,铜绿微囊藻在25℃和3000lx时生长最快,但产毒量却分别在20℃和5000lx时达到最大值;合适其生长和产毒的氮、磷浓度分别为650μmol/L和6.5μmol/L.现场和实验室条件下,均发现磷为藻类生长的限制因子,微囊藻毒素-LR浓度与藻细胞密度或铜绿微囊藻细胞密度之间存在正相关关系,提示可以用藻细胞密度来估算水中毒素的浓度.     

红球菌对铜绿微囊藻的裂解动力学

对P15菌株对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的裂解动力学进行了研究.结果表明,铜绿微囊藻叶绿素含量为0～900μg/L时,P15菌株对铜绿微囊藻的裂解遵循一级反应动力学;初始菌浓度对裂解速率有显著的影响,初始菌浓度高,裂解速度快,在菌株浓度为4.8×105、4.8×106、2.4×107个/mL的条件下,P15菌的裂解速率常数分别为0.0765、0.1010和0.2392d-1.     

总微囊藻毒素免疫检测及其预处理方法研究

在验证广谱型微囊藻毒素酶联免疫分析试剂盒性能基础上,主要研究了基于我国与美国分别推荐的水样预处理方式所检测的地表水中微囊藻毒素浓度差异.结果表明：(1)酶联免疫分析试剂盒对微囊藻毒素-LR(MC-LR)的检出限为0.04μg·L^-1,并在0.08～1.00μg·L^-1的浓度范围内表现出良好的线性检测范围;(2)基于我国与美国分别推荐的水样预处理方式,后者测得的微囊藻毒素浓度普遍高于前者(最大差值：前者未检出,后者为(0.25±0.01)μg·L^-1),且基于两者所测试的地表水样中的微囊藻毒素浓度均低于世界卫生组织(WHO)对饮用水中MC-LR所设定的残留限值;(3)酶联免疫分析试剂盒在对上述未检出水样进行加标检测时,回收率为80%～120%,变异系数低于16%,表明上述地表水中微囊藻毒素的检测结果具有较高的准确度.     

微囊藻毒素HPLC快速检测方法研究

该研究在传统的微囊藻毒素HPLC分析方法的基础上,通过优化选择色谱柱、流动相和流速的方法,建立了一种快速分析微囊藻毒素的HPLC检测体系。采用该检测体系,微囊藻毒素变体MC-RR、MC-LR的保留时间分别为(2.609±0.007)min和(2.959±0.009)min(n=5),MC-LR、MC-RR在0.4~100μg/m L的浓度范围内线性关系良好。与传统的HPLC检测方法相比,微囊藻毒素分析时间被大大缩短,具较好的应用前景。     

硝酸镧对铜绿微囊藻生长特性的影响

在实验室内利用BG₁₁培养液培养,研究了不同硝酸镧[La(NO₃)₃]浓度下铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)FACHB526的生长特性,并在实验后期测定了藻细胞中的藻毒素含量.以藻细胞数和叶绿素a含量所表示的最大比生长率和最大现存量为指标,在一定浓度范围内,La(NO₃)₃可明显刺激铜绿微囊藻FACHB526的生长.但当培养液中La(NO₃)₃浓度很高时(125000g/L),却对铜绿微囊藻FACHB526的生长表现出明显的抑制作用.稀土盐类La(NO₃)₃对藻生长的低浓度刺激和高浓度抑制效应对全面了解水华爆发机制有一定的意义.从FACHB526藻中可分离检测出4种藻毒素变型MC-LR,MC-RR,MC-LW,MC-LF.     

阿魏酸和香豆素对铜绿微囊藻的化感作用

通过对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的藻液D680、叶绿素a、电导率(EC)值以及超氧阴离子自由基O.2-含量的测定,研究了不同浓度的阿魏酸和香豆素对铜绿微囊藻的生长抑制作用及其机制.结果表明,阿魏酸和香豆素对铜绿微囊藻的生长均产生"低促高抑"作用,浓度高于100 mg.L-1的阿魏酸和香豆素对铜绿微囊藻表现出明显的抑制作用,200 mg.L-1的阿魏酸和香豆素第6 d的平均抑藻率分别为80.3%和58.0%.在高浓度阿魏酸和香豆素抑制作用下,铜绿微囊藻的叶绿素a含量迅速降低、EC值和O.2-含量明显增大,说明化感物质可能通过破坏细胞膜、增加O.2-含量、降低叶绿素a含量等作用抑制藻细胞的生长.此外,种子发芽实验结果表明,阿魏酸较香豆素毒性小.     

穗花狐尾藻浸出液对铜绿微囊藻生长和产毒的影响

研究了穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum L).干体制备的浸出液对铜绿微囊藻的生长抑制及对微囊藻毒素MC-LR产生的影响。实验结果表明,狐尾藻浸出液对铜绿微囊藻的生长及产毒都有一定程度地抑制。狐尾藻浸出液对微囊藻的生长抑制率最高可达到91.89%,对藻毒素产生的抑制率亦能达到71.26%。实验还利用GC-MS对狐尾藻的化感物质进行探索研究。结果表明狐尾藻的抑藻物质具有控制富营养化中藻类暴发及其危害的潜在价值。     

利用SPR技术测定湖水中微囊藻毒素

利用表面等离子共振(SPR)技术,建立了快速定量检测湖水中微囊藻毒素LR(MC-LR)的方法.将MC-LR共价偶联到表面等离子共振芯片表面,检测了芯片的稳定性,并利用免疫竞争抑制原理构建标准曲线,对湖水样品进行了检测.结果表明:制备的芯片信号稳定,50个循环相对标准偏差(RSD)为0.62%;该方法的最低检测浓度为0.25ng/mL,可作为水体中MC-LR的分析检测方法.     

不同形态磷源对铜绿微囊藻与附生假单胞菌磷代谢的影响

实验研究磷酸二氢钠、β-甘油磷酸钠(Na-β-glycerophosphat,NaGly)、磷酸钙和卵磷脂(lecithin ,LEC) 4种不同形态的磷源对铜绿微囊藻的生长代谢及其与附生假单胞菌磷代谢关系的影响.测定了微囊藻的生长,水中磷浓度的变化,碱性磷酸酶活性(alkalinephosphataseactivity ,APA)和微囊藻中总磷含量的变化.结果表明,附生假单胞菌的存在能促进铜绿微囊藻的生长,并可以将微囊藻不易直接吸收的磷形态转化为磷酸盐等物质供微囊藻利用.碱性磷酸酶在微囊藻和X菌利用大分子有机磷的过程中起重要作用.