全氟辛酸对酿酒酵母细胞毒性作用

全氟辛酸(PFOA)广泛应用于工业生产中,具有高度的生物毒性及生物蓄积性,然而PFOA对环境微生物的毒性影响仍有待深入开展.通过流式细胞术测定了酵母菌在不同浓度PFOA胁迫下细胞膜通透性、ROS、线粒体跨膜电位的变化,并且测定了MDA含量和Na+K+-ATPase、Ca2+Mg2+-ATPase活性变化.结果显示PFOA可使PI染色细胞比例增高,酿酒酵母细胞膜通透性增大、ROS和MDA含量升高、线粒体跨膜电位降低,且ROS含量、MDA含量与线粒体跨膜电位降幅均与PFOA胁迫浓度和时间呈正相关.Na+K+-ATPase、Ca2+Mg2+-ATPase活性先上升后降低,表明酿酒酵母在PFOA胁迫下,其生理活性受到抑制甚至发生细胞凋亡.证明PFOA对酿酒酵母具有生物毒性,100 mg·L-1PFOA对酿酒酵母具有即时毒性.该结果可为PFOA的影响评价提供更多依据.     

镧对酸雨胁迫下水稻叶片质膜H+-ATPase活性的影响

为了明晰稀土提高植物抗酸性的内在机制,采用水培法研究了镧(La,15 mg·L~(-1))对酸雨(AR,pH=3.5、2.5)胁迫下水稻叶片质膜H+-ATPase活性的影响.结果显示:与CK相比,pH=3.5 AR组水稻相对生长速率减小,质膜H+-ATPase活性升高,胞内H+增多,CAT活性升高,H_2O_2和MDA含量升高,质膜脂肪酸不饱和度指数(IUFA)降低.La+pH 3.5 AR组水稻各项指标优于pH=3.5 AR组,表明La促使AR下质膜H+-ATPase活性升高,将胞内过多的H+泵出,减缓AR伤害,维持水稻正常生长.另外,La能增强CAT活性,清除过多的H_2O_2,减轻膜脂过氧化程度,使质膜IUFA升高,膜的流动性增强,提高质膜H+-ATPase活性.pH=2.5 AR组水稻相对生长速率、质膜H+-ATPase活性、CAT活性与质膜IUFA均降低,而胞内H+、H_2O_2和MDA含量升高.La+pH 2.5 AR组与pH=2.5 AR组水稻各指标均无明显差异,La对pH=3.5 AR组的缓解效果优于pH=2.5 AR组.综上可知,La对AR下质膜H+-ATPase活性的调节增强了植物耐酸性,这与La能维持AR下较好的质膜环境有关.同时,La的调控效果受AR强度限制.     

模拟酸雨对水稻叶片质膜H+-ATPase活性与胞内Ca2+浓度的影响

在水培条件下研究了模拟酸雨(pH=2.5～5.5)对水稻叶片胞内Ca2+浓度和质膜H+-ATPase活性的影响.结果表明:与对照组(CK)相比,酸雨处理5 d(胁迫期)后,pH=5.5和5.0处理组的水稻叶片胞内H+浓度、质膜H+-ATPase活性、胞内Ca2+浓度、质膜Ca2+-ATPase活性无显著变化;pH=4.0和3.5处理组各指标显著升高,且H+-ATPase活性随Ca2+浓度升高而上升;pH=3.0和2.5处理组各指标显著降低,此时胞内Ca2+缺失,对H+-ATPase活性的调节作用受到限制.经正常条件培养5 d(恢复期)后,pH=4.0和3.5处理组各指标均恢复至CK的处理水平,表明H+-ATPase活性受到Ca2+调控已恢复到正常;pH=3.0和2.5处理组的Ca2+浓度高于CK及胁迫期,H+-ATPase活性低于CK但高于胁迫期,表明H+-ATPase活性受Ca2+调控得到部分恢复.因此,酸雨胁迫下胞内Ca2+对质膜H+-ATPase活性有一定调节作用,且受酸雨强度的制约.     

Cd2+胁迫下中肋骨条藻细胞内多胺的生理响应

通过室内添加Cd2+培养中肋骨条藻(Skeletonema costatum),开展了Cd2+胁迫对中肋骨条藻生长的影响及藻细胞内超氧化物歧化酶(SOD)、二胺氧化酶(DAO)、多胺氧化酶(PAO)的活性以及丙二醛(MDA)和各形态多胺含量变化的实验,以探究多胺对于海洋微藻在重金属胁迫下的响应及生理作用.结果显示,Cd2+对中肋骨条藻的生长产生胁迫作用,且Cd2+浓度越大对藻细胞生长的抑制作用越强.Cd2+胁迫下中肋骨条藻细胞内MDA含量略有升高,SOD活性显著降低,DAO和PAO活性分别增强.随着Cd2+胁迫作用的增强,藻细胞内游离态腐胺(Put)、亚精胺(Spd)、精胺(Spm)含量先降低后升高;结合态Put、Spd和Spm含量先升高后降低;束缚态Put、Spm和Spd含量及Put总量和Spm总量升高.表明Cd2+胁迫会导致中肋骨条藻细胞产生氧化损害,同时细胞内DAO和PAO活性的增强以及游离态Put、束缚态Spd和Spm、Put总量和Spm总量的升高可能会增强藻细胞抵抗Cd2+胁迫的能力.     

二氧化硫对大鼠血红细胞膜流动性及其酶活性的影响

以二氧化硫(SO2)吸入后大鼠血红细胞膜为研究对象,测定了血红细胞膜流动性与定位于膜上及与膜特性有关的各种酶活性的影响.结果显示,SO2吸入后大鼠的膜脂流动性降低,膜脂质过氧化程度加重,膜结合酶SOD、Na -K -ATPase和Ca2 -Mg2 -ATPase活性降低,胞内酶LDH在血浆中的含量升高.以上结果表明,SO2吸入引起了红细胞膜组分分布和功能的改变,使膜的通透性升高.SO2对生物膜结构和功能的损伤是其毒性作用的起点.     

化感物质肉桂酸乙酯对蛋白核小球藻生长及生理特性的影响

探讨了肉桂酸乙酯对蛋白核小球藻生长及生理特性的影响,从叶绿素a含量,抗氧化系酶活性,活性氧自由基(ROS)水平,丙二醛(MDA)含量以及光合活性的变化研究了其抑藻的生理生化机制.结果表明,肉桂酸乙酯对蛋白核小球藻具有快速抑制效应,随着浓度的增加抑制效果越明显.其96 h半效应浓度EC50值为5.45 mg·L-1.肉桂酸乙酯引起细胞内叶绿素a含量下降,活性氧(ROS)的过度累积和MDA含量的增加.由此,说明肉桂酸乙酯通过引起活性氧的过度产生,导致膜脂过氧化,引起藻细胞膜系统受损,代谢发生紊乱.为了清除ROS,细胞通过提高抗氧化系酶的活性来保护其免受氧化损伤.肉桂酸乙酯对蛋白核小球藻细胞光合系统Ⅱ的最大光化学量子产量和潜在活性具有一定的急性毒性效应,但随着时间的延长藻细胞可以通过自身调节在一定程度上恢复其光合活性.     

邻苯二甲酸二丁酯对短裸甲藻的抑制机制研究

为揭示化感物质邻苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate,DBP)对短裸甲藻(Gymnodinium breve)的抑制机制,研究了DBP对短裸甲藻丙二醛(malonaldehyde,MDA)含量、亚显微结构、不同超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)的影响.结果表明,DBP引起了细胞MDA的积累,3 mg.L-1的DBP处理组在72 h处出现最大值,为0.34μmol.(109cells)-1,是对照组的2.3倍;细胞膜出现大量突起,细胞内形成大量液泡,膜结构解体最终空洞、死亡.CuZn-SOD位于藻细胞质,在DBP影响下,活性升高,表明藻细胞质(包括细胞膜)内积累的ROS诱导了酶的活性;而位于线粒体的Mn-SOD活性降低,可能是由于ROS在线粒体内积累过度导致其失活,DBP可能通过作用于短裸甲藻线粒体和细胞膜,从而引起藻细胞氧化损伤,最终导致细胞空洞化死亡.该结果对赤潮化感抑制剂的实际应用具有理论指导作用.     

Pseudomonas putida细胞对微囊藻毒素-LR的胁迫响应

将1.0g/L的微囊藻毒素-LR(MC-LR)降解菌恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)置于含不同浓度MC-LR的体系中,研究了体系中菌体细胞完整性和生物量的变化,考察了MC-LR对细胞的氧化胁迫以及抗氧化酶的响应.结果表明,MC-LR能够增大P. putida细胞质膜通透性,造成膜损伤,导致胞内物质外流,使细胞完整性遭到破坏;同时,MC-LR能够引起P. putida细胞的氧化胁迫,随着毒素暴露时间的延长,活性氧自由基(ROS)和膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量显著升高,具有明显的剂量效应.超氧化物歧化酶(SOD)活性在MC-LR的诱导下有一个先升后降的过程,表现为对低浓度污染物的主动响应,而高浓度(2.5 mg/L)MC-LR作用5d后,ROS积累到相当高水平,对细胞代谢功能造成破坏,使SOD活性下降,并加速细胞的死亡,P. putida生物量与对照相比,下降了将近50%.     

纳米氧化锌颗粒物通过氧化应激和离子通道失调诱导大鼠气管上皮细胞凋亡的机理

纳米氧化锌具有广泛的工业用途,其生态安全性受到广泛关注,针对纳米氧化锌诱导的呼吸道细胞毒性及其作用机理研究尚不广泛.本研究分别采用不同浓度和粒径(30 nm和90 nm)的氧化锌颗粒物处理大鼠气管上皮细胞(rat tracheal epithelial cells,RTE cells),暴露时间为12 h,通过检测细胞内锌元素含量,细胞增殖抑制率,细胞凋亡率,凋亡相关caspsae 3基因与蛋白相对表达量,细胞内金属硫蛋白活性,ROS和MDA含量、细胞内Ca~(2+)-ATP酶和Na~+/K~+-ATP酶活性来分析纳米氧化锌诱导细胞毒效应机理.在90 nm纳米氧化锌高浓度暴露时,其细胞内锌元素浓度为0.845μg·L~(-1),约为低浓度暴露组的4.7倍,是30 nm低浓度暴露组的9倍;纳米颗粒物诱导的细胞增殖和凋亡毒效应具有剂量和尺寸依赖效应;30 nm处理组的pro-caspase 3和cleaved-caspase 3蛋白表达量均高于90 nm暴露组;暴露浓度为10 mg·L~(-1)的90 nm处理组的金属硫蛋白增加量为0.533μg·L~(-1),增幅达到46%;不同粒径氧化锌颗粒物处理后,细胞内ROS和MDA含量显著上升,且30 nm处理组结果均高于90 nm处理组;纳米氧化锌颗粒物暴露诱导细胞Ca~(2+)-ATP酶和Na~+/K~+-ATP酶活性显著下降,30 nm氧化锌颗粒物暴露组,其Na~+/K~+-ATP酶活性分别是对照组的1.8倍和3.5倍.纳米氧化锌颗粒物进入RTE细胞,通过干扰锌在细胞内代谢,诱导细胞内ROS和MDA水平升高,产生氧化应激,进而诱导细胞凋亡是导致纳米氧化锌产生细胞毒性的主要原因之一.纳米氧化锌会导致细胞内Ca~(2+)-ATPase和Na~+/K~+-ATPase活性下降,离子通道失调,破坏细胞内离子平衡,进一步造成细胞凋亡.     

久效磷农药对金鱼肝细胞DNA的损伤及其机制研究

以金鱼(Carassius auratus)为模式生物,研究了久效磷农药暴露导致的DNA损伤类型及其作用机制.结果表明:0.01,0.10,1.00mg/L的久效磷农药暴露24,48,96,168h均导致金鱼肝细胞DNA损伤程度显著升高,48h损伤最严重;暴露48h采用碱性、pH值12.1和中性彗星电泳发现DNA损伤类型主要为碱不稳定位点形成,其次为单/双链断裂;采用Endo Ⅲ酶和FPG酶处理的碱性彗星电泳,发现DNA出现氧化损伤;暴露24h肝脏谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性显著降低,丙二醛(MDA)含量显著升高达到峰值,96~168h超氧化物歧化酶(SOD)和GSH-Px活性显著升高,MDA含量与24h相比有所降低,表明活性氧自由基(ROS)含量在短期暴露升高(24h)、在96~168h暴露逐渐降低.影响抗氧化酶活性、干扰ROS清除过程是久效磷农药造成DNA损伤的主要机制.     

模拟酸雨对水稻叶片质膜H~+-ATPase活性与矿质元素含量的影响

采用水培法研究模拟酸雨(p H=5.0、3.5、2.5)对水稻叶片质膜H+-ATPase活性与矿质元素含量的影响.结果显示:与对照(CK)相比,酸雨处理5 d(胁迫期)后,p H=5.0组质膜H+-ATPase活性与活化能、K+、Ca2+、Mg2+含量均无显著变化,仅细胞渗透势下降.p H=3.5酸雨导致细胞渗透势、K+含量下降,质膜H+-ATPase活性、H+-ATPase活化能、Ca2+含量明显上升,Mg2+含量无显著变化.p H=2.5组H+-ATPase活性、细胞渗透势和K+、Mg2+含量明显下降,H+-ATPase活化能和Ca2+含量上升,表明矿质元素含量不仅受H+-ATPase活性的调控,还与酸雨强度和离子价态有关.经5 d恢复(恢复期)后,p H=5.0组各指标均恢复到CK水平,p H=3.5组除细胞渗透势外均恢复至CK水平,p H=2.5处理组各指标虽未达到CK水平,但较胁迫期有所恢复.表明K+、Ca2+、Mg2+含量受H+-ATPase活性的调节,且恢复效果受酸雨强度影响.     

埃格草(Egeria densa)对铵氮胁迫的生长和生理响应

为了解富营养水体中NH₄+-N胁迫对埃格草（Egeria densa）的影响,通过室外模拟试验,研究了埃格草在不同ρ（NH₄+-N）（0、0.5、2.0 mg/L）下的RGR（relative growth rate,相对生长率）、R/S（root/shoot ratio,根冠比）、w（SC）（SC为可溶性糖,soluble sugar）、w（淀粉）、w（蔗糖）、w（FAA）（FAA为游离氨基酸,free amino acid）、w（NH₄+-N）和w（NO₃--N）的变化.结果表明:随着外源ρ（NH₄+-N）的增加,埃格草的RGR和R/S呈降低的趋势,并且在ρ（NH₄+-N）为2.0 mg/L时显著降低（RGR为P < 0.001,R/S为P < 0.05）;埃格草中w（SC）和w（淀粉）在ρ（NH₄+-N）为0.5和2.0 mg/L下有不同程度显著降低[w（SC）为P < 0.01和P < 0.001,w（淀粉）为P < 0.001和P < 0.05],w（蔗糖）在ρ（NH₄+-N）为2.0 mg/L时显著降低（P < 0.001）;w（FAA）和w（NH₄+-N）有随外源ρ（NH₄+-N）升高而升高的趋势,并且在ρ（NH₄+-N）为2.0 mg/L时升高显著[w（FAA）为P < 0.01,w（NH₄+-N）为P < 0.05];w（NO₃--N）在ρ（NH₄+-N）为0.5和2.0 mg/L下有不同程度显著降低（P < 0.01和P < 0.001）.相关分析表明,w（SC）、w（淀粉）和w（蔗糖）之间呈显著正相关,三者与w（FAA）和w（NH₄+-N）之间均呈显著负相关,而与w（NO₃--N）呈显著正相关;w（FAA）和w（NH₄+-N）呈显著正相关,而二者与w（NO₃--N）均呈显著负相关.研究显示,NH₄+-N影响埃格草的生长,导致C-N代谢的不平衡.      

DEP对蚯蚓抗氧化酶系的影响及DNA损伤

邻苯二甲酸二乙酯(DEP)是一种常见的塑料添加剂,并因塑料制品大量广泛使用而进入土壤环境,但其对土壤动物的毒性及其机制并未完全阐明.本文以赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)为研究对象,使其暴露于不同含量DEP的模拟污染土壤,以蚯蚓体内的抗氧化酶活性、ROS含量、GST活性、MDA含量和DNA损伤程度为评估参数,研究含DEP污染土壤对蚯蚓的毒性作用并分析其机制.结果表明,在DEP胁迫作用下,蚯蚓体内的抗氧化酶和谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活性、活性氧自由基(ROS)均发生变化并导致基因损伤产生.在28d的实验周期内0.1~50 mg·kg-1DEP的胁迫下,ROS含量水平呈现增加状态,存在"剂量-效应"关系,并且过量的ROS引起脂质过氧化反应造成机体内MDA含量增加.在ROS和MDA共同作用下,蚯蚓体腔内的DNA受到损伤并且损伤程度与DEP含量存在"剂量-效应"关系.从实验结果可以看出,DEP可以对蚯蚓机体和DNA造成一定程度的损伤,表现出较强的生态毒理效应.     

镉对河南华溪蟹副性腺组织的氧化性损伤作用

为了探明慢性镉胁迫对河南华溪蟹(Sinopotamon henanense)副性腺的生殖毒性作用,实验设置了2个镉浓度组(0.725和1.45 mg·L-1)、1个对照组、3个处理时间(7、14和28 d),研究了镉在副性腺组织的积累,以及镉对副性腺组织细胞结构、抗氧化酶,如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性及脂质过氧化水平(MDA含量)、蛋白质羰基化(PCO含量)和DNA-蛋白质交联(DPC)的影响.结果显示,镉处理后在河南华溪蟹副性腺组织中的积累显著或极显著高于对照组,且随着时间的延长和镉浓度的增加,副性腺组织镉的积累逐渐增高;副性腺组织细胞结构发生了不同程度的改变,主要表现为上皮细胞与基膜分离甚至破裂导致细胞核丢失.镉浓度0.725和1.45 mg·L-1条件下处理28 d,基膜结构发生明显改变,上皮细胞和基膜之间出现较大空腔,上皮细胞细胞核变形.SOD和GPx活性先升后降,而CAT的活性则随着镉浓度的增加逐渐升高;PCO含量和DPC均随着时间的延长和浓度的增加而显著升高;MDA含量也呈明显的升高趋势,但在28 d有所下降.表明慢性镉胁迫对河南华溪蟹副性腺产生了明显的氧化损伤,可能会影响副性腺正常的生理功能.     

溴酸盐对普通小球藻的生长以及生理特性的影响

在静态暴露的条件下,利用流式细胞术等检测技术,考察了不同浓度的溴酸盐对普通小球藻的生长以及生理特性的影响,并对溴酸盐的毒性作用机制进行了初步的探索.结果表明,当溴酸盐浓度达到8 mmol·L~(-1),持续暴露96 h时,能够引起普通小球藻比生长率显著降低、细胞膜完整性显著降低、酯酶活性显著升高、线粒体膜电位显著升高、活性氧水平显著增加.扫描电镜可直观表明细胞膜受到损伤.由此说明,由于溴酸盐毒性的持续作用,使得活性氧在藻细胞内积累,普通小球藻自身的调节功能不能及时消除过多的活性氧,从而引起细胞膜完整性、酯酶活性和线粒体膜电位出现异常情况,藻细胞生理功能出现紊乱,藻细胞结构遭到破坏,最终导致普通小球藻生长受到抑制或死亡.     

紫外线和次氯酸钠对Escherichia coli和Poliovirus的消毒作用

本研究选用大肠杆菌(Escherichia coli)和脊髓灰质炎病毒(poliovirus)分别作为典型的细菌和病毒,利用培养和定量PCR的检测技术,对比研究紫外线消毒和次氯酸钠消毒对细菌和病毒的作用特点.结果表明:脊髓灰质炎病毒比大肠杆菌更难被灭活,达到1-log所需的氯剂量分别为19.2 mg·L~(-1)·min和10.14 mg·L~(-1)·min;所需的紫外线剂量分别为6.37 m J·cm~(-2)和1.81 m J·cm~(-2).定量PCR方法检测大肠杆菌和脊髓灰质炎病毒达到1-log的核酸损伤所需的紫外线剂量和氯剂量要比培养法高出1~2数量级,紫外线消毒对脊髓灰质炎病毒的RNA损伤量明显大于对大肠杆菌的DNA损伤,病毒的单链RNA对紫外线的敏感性更强,该结果与培养法正好相反.达到1-log核酸损伤脊髓灰质炎病毒所需的紫外线剂量为135 m J·cm~(-2),大肠杆菌所需的剂量为270.3 m J·cm~(-2),核酸损伤需要更多的消毒剂量,可能由于消毒过程微生物进入活性但处于非可培养状态(VBNC),以及灭活对微生物其他分子的损伤和微生物死后核酸的持续性.     

Detection of Escherichia coli in wastewater based on enzyme immunoassay

This research describes a fast detection method on the basis of enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) for Escherichia coli in drainage of wastewater treatment plants. Optimized conditions such as the reaction format (sandwich or direct), the concentrations of diluted horseradish peroxidase (HRP)-E. coli conjugate, and anti-HPR antibody and pretreatment of E. coli were studied. Those results showed that the linear range of detection for E. coli was 10 cfu/mL-6 × 10⁴ cfu/mL. Compared with conventional methods, it is a convenient and sensitive detection method with low cost. Translated from Environmental Science, 2005, 26(5): 128–131 [译自: 环境科学]