基于拟杆菌16S rRNA基因进行微生物溯源的研究进展

微生物溯源方法可利用粪便中的微生物区分来自人或动物的粪便污染.其中,拟杆菌以其丰度高、不能体外繁殖和宿主特异性强等优势被广泛应用于微生物溯源研究中.本文以拟杆菌16S rRNA基因为标记物,总结了拟杆菌及其标记物在环境中的衰减、拟杆菌引物的敏感性和特异性以及分子生物学技术在微生物溯源中的运用,可为粪便污染源解析提供一定的科学参考依据.     

重庆市河水中粪源微生物污染特征及源解析

以重庆主要河流水体作为研究对象,使用传统培养技术评估了细菌总数、粪链球菌、肠球菌、脆弱拟杆菌、总大肠菌群及粪大肠菌群的污染水平;同时以拟杆菌作为特异性指示菌,选取人源性粪便专一指示菌引物（HF183）和猪源性粪便专一指示菌引物（Pig-2-Bac）进行源追踪.微生物培养结果表明：重庆市主要河流在春季有15.4%的研究断面未达到Ⅲ类水质,秋季有61.5%的研究断面未达到Ⅲ类水质.在春季,主城区河流主要受人类粪便污染,区县河流主要受动物粪便污染;在秋季,主城区和区县河流都主要受人类粪便污染.指示微生物指标间Pearson相关性分析结果表明粪链球菌、粪大肠菌群、肠球菌两两之间有显著相关性,肠球菌与脆弱拟杆菌有显著相关性.猪源性拟杆菌特异性生物标记Pig-2-Bac和人源拟杆菌特异性生物标记HF183对人和动物粪便污染区分成功率达100%;用这两种特异性引物对春季水样DNA进行扩增,发现13个采样点均未受到猪源粪便污染,唐家沱、朝天门、鸡冠石、合川受到人源粪便污染.     

双酚A和四溴双酚A对大型和斑马鱼的毒性

采用静态生物急性试验的方法,研究了双酚A和四溴双酚A对大型和斑马鱼的急性毒性和生命早期阶段的生长发育影响.结果表明,大型的幼接触不同浓度的双酚A和四溴双酚A,活动会受到抑制,甚至死亡,48 h的EC₅₀分别为8.91和0.69 mg·L^-1;对斑马鱼也有明显的毒性作用,其96 h的LC₅₀分别为9.06和1.78 mg·L^-1.根据化学物质对鱼类和类的毒性评价标准,这2个化合物都属于高毒物质.双酚A和四溴双酚A对斑马鱼生命早期阶段毒性影响的研究结果表明,对斑马鱼胚胎发育有明显抑制作用,可以造成胚胎发育畸形甚至死亡,斑马鱼胚胎72 h孵化畸形是双酚A的最敏感指标,EC₅₀为2.90 mg·L^-1,72 h未孵化是四溴双酚A的最敏感指标,EC₅₀为0.14 mg·L^-1.双酚A和四溴双酚A对鱼卵发育有显著影响,双酚A对鱼卵有致畸作用,四溴双酚A抑制了鱼卵孵化.     

基于PCR-DGGE和拟杆菌(Bacteroides)16S rRNA的岩溶地下水粪便污染来源示踪研究:以重庆南山老龙洞地下河系统为例

岩溶地下水的微生物污染日益严重,其来源的研究得到国际学术界的广泛关注.本研究以重庆南山老龙洞岩溶地下河系统为对象,采用滤膜法监测地下水中的总细菌、大肠杆菌、粪大肠菌及粪链球菌等微生物指标,以拟杆菌(Bacteriodes)为指示细菌,采用PCR-DGGE示踪地下水中大肠杆菌/粪大肠杆菌的来源.结果表明,老龙洞地下河流域各类细菌含量严重超标,总细菌数为10~2.9×10~7CFU·m L~(-1),大肠菌群总数达4.3~4.0×10~5CFU·m L~(-1),其中粪大肠菌群(FC)和粪链球菌(FS)分别最高达到1.1×10~6CFU·(100 m L)~(-1)、1.1×10~5CFU·(100 m L)~(-1);FC/FS多数为2以上,暗示流域地下水受人类粪便影响为主.地下水样和粪便样品的拟杆菌群落的PCR-DGGE比对分析表明地下水与人粪之间相似性为7.1%~69.1%,其中地下河出口处达到69.1%.地下水与猪粪之间相似性为1.1%~53.4%,地下河出口处仅为1.5%.因此,人类粪便为地下河污染的主要来源,猪粪污染为动物粪便污染的一部分,还存在其他动物粪便污染来源.此外,PCR-DGGE产物切胶测序发现大部分Bacteroides为人类肠道或粪便来源的细菌.     

氟对斑马鱼生殖毒性研究

为了探讨氟对鱼类的生殖毒性效应,以成年斑马鱼为试验对象,氟化钠暴露45 d和90 d后,运用组织切片观察斑马鱼性腺组织的发育情况,采用酶联免疫分析法测定性腺中雌二醇（Estradiol,E2）、卵黄蛋白原（Vitellogenin,VTG）和睾酮（Testosterone,T）的含量,并使用实时荧光定量PCR方法检测斑马鱼生殖相关基因的表达水平.结果显示：氟暴露会阻滞成年斑马鱼性腺发育,造成卵泡发育不良,精巢生精能力下降;同时降低雌性斑马鱼性腺中E2和VTG的含量,增加T的含量;雌性斑马鱼孕酮受体（Prg）和糖皮质激素受体（GR）基因相对表达量随氟浓度的增加呈先降后升的趋势,随着染毒剂量与时间的增加,雄激素受体（AR）基因相对表达量逐渐增加,而CYP19a基因相对表达量逐渐减少.雄性斑马鱼性腺中E2、VTG、T的含量及生殖相关基因表达的变化趋势则与雌性斑马鱼相反.综上所述,氟暴露可以通过影响斑马鱼体内性腺发育、E2、VTG、T含量及生殖相关基因表达来影响其生殖功能.实验结果可为进一步研究氟化物对水生动物的生殖毒性效应提供理论依据.     

基于FIB的北京温榆河流域粪便污染物分布特征和源解析

目前,北京市温榆河流域存在着较为严重的粪源微生物污染问题,对流域周边暴露人群的健康带来了潜在的威胁.为了明确温榆河粪便污染的分布特征及宿主来源,本研究采用传统培养法与定量聚合酶链式反应(qPCR)分别对常规粪便指示细菌(Fecal indicator bacteria, FIB),包括粪大肠菌群(Fecal Coliform, FC)、大肠杆菌(Escherichia coli, EC)与肠球菌(Enterococcus,ENT)和溯源FIB,包括不同宿主来源的特异性生物标记进行检测,并探究其相关性.研究结果表明,流域内粪源微生物污染较为严重,常规FIB浓度介于0～4.38×10~7 CFU·L~(-1)之间,溯源FIB处于1.37×10~6～4.29×10~(10) copies·L~(-1)之间.从时空分布来看,由于来水中各大支流及污水处理厂的贡献,从温榆河起点沙河闸至终点北关闸,所有的指示菌浓度呈现出大幅度的升高趋势.其中,龙道河为干流来水中粪便污染的首要地域,污水处理厂的尾水可能是清河河口及坝河处微生物污染的主要来源;降雨径流对粪源微生物含量的时空变化存在着非常显著的影响,使得FIB最高可达2个数量级的增长.微生物溯源结果显示温榆河流域内的粪源微生物来源主要为人类粪便污染,而非畜禽粪便污染,这同北京市近年来有关畜禽养殖管控密切相关.相关性分析表明,虽然FC与EC、ENT之间皆存在着统计学意义上的显著正相关性,但传统的FIB指标与拟杆菌及人源拟杆菌指标之间不存在显著相关性.本研究通过传统FIB培养和微生物溯源方法结合,明确了北京温榆河粪源污染程度及其主要来源,为北京温榆河污染防控提供了新的思路.     

Effects of silver nanoparticles with different dosing regimens and exposure media on artificial ecosystem

Due to the wide use of silver nanoparticles (AgNPs) in various fields, it is crucial to explore the potential negative impacts on the aquatic environment of AgNPs entering into the environment in different ways. In this study, comparative experiments were conducted to investigate the toxicological impacts of polyvinylpyrrolidone-coated silver nanoparticles (PVP-AgNPs) with two kinds of dosing regimens, continuous and one-time pulsed dosing, in different exposure media (deionized water and XiangJiang River water). There were a number of quite different experimental results (including 100% mortality of zebrafish, decline in the activity of enzymes, and lowest number and length of adventitious roots) in the one-time pulsed dosing regimen at high PVP-AgNP concentration exposure (HOE) compared to the three other treatments. Meanwhile, we determined that the concentration of leached silver ions from PVP-AgNPs was too low to play a role in zebrafish death. Those results showed that HOE led to a range of dramatic ecosystem impacts which were more destructive than those of other treatments. Moreover, compared with the continuous dosing regimen, despite the fact that higher toxicity was observed for HOE, there was little difference in the removal of total silver from the aquatic environment for the different dosing regimens. No obvious differences in ecological impacts were observed between different water columns under low concentration exposure. Overall, this work highlighted the fact that the toxicity of AgNPs was impacted by different dosing regimens in different exposure media, which may be helpful for assessments of ecological impacts on aquatic environments.     

镉暴露对文蛤雄性生殖细胞的影响

以文蛤(Meretrix meretrix)为实验材料,采用体外暴露法进行镉染毒,镉离子浓度设置为0、1.5、3、6和12 mg·L-1.染毒5天后解剖取材,测量其精子浓度、运动能力、顶体酶活性和核DNA完整性;目的是从生理、生化和分子生物学角度综合评价镉对文蛤雄性生殖细胞的影响.实验结果表明,文蛤精子浓度、运动能力、顶体酶、DNA完整性均在镉浓度小于成体半致死浓度的情况下,与镉浓度呈现出显著的剂量-效应关系.对镉离子的敏感性分别为:DNA完整性＞精子浓度＞顶体酶活性＞快速运动比例＞运动比例.文蛤雄性生殖细胞的生理、生化指标均可作为重金属镉污染海洋贝类毒性效应的指示物.     

九龙江流域畜禽养殖业的生态环境问题及防治对策探讨

根据2001年畜禽养殖业统计数据，分析了九龙江流域畜禽养殖污染的现状和趋势。通过计算农田畜禽粪便负荷量，并采用猪粪当量负荷及有效农田面积，考虑各地农田畜禽粪便有机肥可消纳量，对九龙江流域畜禽粪便负荷量和承受程度进行警报与分级，系统地阐述了畜牧业发展中产生的生态环境问题，从技术和管理角度，提出消减畜禽养殖污染、促进生态环境良性循环的对策和措施。     

长江口九段沙水域环境及生物体内多氯联苯分布

对长江口九段沙湿地自然保护区的滩涂水样、泥样以及水生生物体内的多氯联苯进行GC-MS检测,研究多氯联苯各单体在不同环境介质及生物体中的分布状况. 结果表明:水样、泥样中的多氯联苯检出率为100%,其中四氯联苯(PCB52)含量最高; 与其他河口地区相比,九段沙水域水体中多氯联苯(PCBs)含量处于中等水平,ρ(PCBs)为23～95 ng/L;滩涂泥样多氯联苯含量则较低,w(PCBs)为1.77～4.51 ng/g; 该水域水生生物多氯联苯检出率为100%,w(PCBs)为0.12～9.40 μg/kg,低于国家标准限量; 软体动物、甲壳类以及鱼类检出单体均以高氯类PCB118和PCB138为主,而非环境中含量较高的PCB52,反映了水生生物对于高氯类多氯联苯富集能力强于低氯类多氯联苯.      

鱼类毒理蛋白质组学研究进展:以海洋青鳉鱼和斑马鱼为例

近年来由于水域生态系统污染的日益加剧,外源性化合物对水生生物,特别是鱼类毒性机制的研究引起了人们的重视。海洋青鳉鱼和斑马鱼在培养、生理和基因组信息等方面的优势使它们成为水域生态毒理学研究领域的代表性模式生物。特别是近年来它们在毒理蛋白质组学研究领域中的应用,不仅被用来研究外源性化合物的毒性作用机制,还用于筛选特异蛋白质作为外源性物质的危险性评价生物标志物。本文综述了近年来以海洋青鳉鱼和斑马鱼为模式生物的鱼类毒理蛋白质组学研究进展。     

西江流域地表水微生物污染定量源解析

水体微生物污染标记物的源强特征是定量解析微生物污染来源的关键.应用实时荧光定量PCR（qPCR）技术分别对人源（qHS601F/qBac725R）、牛源（BacB2-590F/Bac708Rm）、猪源（Bac41F/Bac163R）及禽类（qC160F-HU/qBac265R-HU）特异性拟杆菌引物的源强特征进行了探索,并进一步对西江流域广东段进行微生物污染来源定量解析,结果表明：针对不同目标宿主,不同特异性拟杆菌引物的源强特征为人源（qHB） > 猪源（qPB） > 牛源（qRB） > 禽类（qCB）,DNA模板浓度对引物的源强特征影响较小.选取的目标研究区域水体普遍受到人、猪、牛及禽类粪便污染.干流中qHB、qCB及qPB自上游至下游缓慢升高.各支流中qHB、qCB及qPB的平均浓度较干流均上升了1个数量级,qRB在不同河段变化较小.说明下游河段的生活污水、猪源及禽类粪便污染较为严重,牛源污染的影响较小.统计分析显示在污染水平较高的各支流中,人源特异性拟杆菌引物与传统指示菌具有一定的相关性（P<0.05）,说明生活污水是传统指示菌浓度较高的主要原因,且为持续排放源.     

Ca~(2+)与Pb~(2+)相互作用对斑马鱼胚胎毒性效应的影响

为探明Ca2+浓度增加是否会使鱼类早期发育阶段对铅毒性的敏感性升高,以及Ca2+单独减弱铅毒性的浓度范围,选用斑马鱼胚胎作为实验材料,记录在不同的水化学参数条件下,胚胎发育过程中一些具有代表性的毒理学终点,采用相对易于观察且敏感的指标--72 h孵化率进行分析.用Visual MINTEQ2.5.2软件进行溶液中离子的化学形态分析.结果表明,当Ca2+浓度从0.25 mmol/L增加到2.00 mmol/L时,导致了以自由铅离子活度({Pb2+})和溶解态铅总浓度([Pb] T)表示的72 h EC 50的增加(表现为发育延迟),两者之间存在良好的线性关系.通过这一线性关系,可以对Ca2+浓度对铅毒性的影响进行预测.这一结果支持了生物配体模型(BLM)概念的假设,说明在胚胎的表面,铅离子与钙离子可能在传输和毒性作用位点上存在竞争作用.而当Ca2+浓度从2.00 mmol/L增加到4.00 mmol/L时,72 h EC 50 {Pb2+}和72 h EC 50 [Pb] T并没有显著的增加.     

Nitrogen-retaining property of compost in an aerobic thermophilic composting reactor for the sanitary disposal of human feces

Aerobic composting is a method for the sanitary disposal of human feces as is used in bio-toilet systems. As the products of composting can be utilized as a fertilizer, it would be beneficial if the composting conditions could be more precisely controlled for the retention of fecal nitrogen as long as possible in the compost. In this study, batch experiments were conducted using a closed aerobic thermophilic composting reactor with sawdust as the bulk matrix to simulate the condition of a bio-toilet for the sanitary disposal of human feces. Attention was paid to the characteristics of nitrogen transformation. Under the controlled conditions of temperature at 60°C, moisture content at 60%,anda continuous air supply, more than 70% fecal organic removal was obtained, while merely 17% fecal nitrogen loss was observed over a two-week composting period. The nitrogen loss was found to occur mainly in the first 24 h with the rapid depletion of inorganic nitrogen but with an almost unchanged organic nitrogen content. The fecal NH₄-N which was the main component of the inorganic nitrogen ( > 90%) decreased rapidly in the first day, decreased at a slower rate over the following days, and finally disappeared entirely. The depletion of NH₄-N was accompanied by the accumulation of NH₃ gas in the ammonia absorber connected to the reactor. A mass balance between the exhausted NH₃ gas and the fecal NH₄-N content in the first 24 hours indicated that the conversion of ammonium into gaseous ammonia was the main reason for nitrogen loss. Thermophilic composting could be considered as a way to keep a high organic nitrogen content in the compost for better utilization as a fertilizer.     

基于定位栏试验的奶牛粪便中雌激素含量特征

为探究奶牛粪便中雌激素含量特征,采用定位栏试验收集奶牛粪便样,采用超高效液相色谱串联(UPLC-MS/MS)法对粪便中4种天然雌激素(雌酮;17α-雌二醇,17β-雌二醇,雌三醇)和2种人工合成雌激素(17a-炔雌醇,己烯雌酚)的含量进行测定,结果表明:6种雌激素的检出率居于8.33％～98.89％之间,4种天然雌激素...     

Prevalence and Genetic Characterization of Aichivirus in Environmental Waters in Thailand

Aichivirus 1 (AiV-1) is an enteric virus that has been documented to be the causative agent of diarrhea in humans. It is transmitted by fecal–oral route, through person-to-person contact, consumption of contaminated food or water, or recreation of contaminated water. AiV-1 is highly prevalent in water samples and has been proposed as a potential indicator of fecal contamination in water reservoirs. This study aimed to investigate the prevalence and genetic diversity of AiV-1 in environmental water samples in Thailand. A total of 126 samples were collected monthly from November 2016 to July 2018 from various sources of environmental water including irrigation water, reservoir, river, and wastewater. The presence of AiV-1 was detected by RT-nested PCR of the 3CD region and further analyzed by phylogenetic analysis. The AiV-1 was detected in 28 out of 126 (22.2%) of tested samples. A high frequency of AiV-1 detection was in wastewater (52.4%). All 28 AiV-1 strains detected in this study belonged to the genotype B and were closely related to AiV strains detected previously in environmental waters and in humans worldwide. This study demonstrated, for the first time, the contamination of AiV-1 in various sources of water samples in Thailand and provided a better insight into the prevalence of AiV-1 in environmental waters and its potential risk of human health.

     

浑河（抚顺段）水质粪大肠菌群污染现状研究

近年来，随着城市垃圾、生活污水、工业废水、人畜粪便和医院废水等的不合理排放，导致浑河（抚顺段）水质受到严重污染。粪大肠菌群（Fecal Coliform）是检验水质污染的一个重要生物指标，主要来源于人和混血动物的粪便，对水域进行粪大肠菌群的检测并结合理化分析，可以准确定出水体污染的性质和程度，从而可为水体的污染状况和程度的评估提供科学的依据。本文以粪大肠菌群作为水质粪便污染指标，于2005年监测了浑河（抚顺段）水体粪便污染情况，同时监测了水质COD值。其结果表明，浑河（抚顺段）水体粪便污染严重，粪大肠菌群与COD呈现良好的相关关系。     

浑河(抚顺段)水质粪大肠菌群污染现状研究

近年来,随着城市垃圾、生活污水、工业废水、人畜粪便和医院废水等的不合理排放,导致浑河(抚顺段)水质受到严重污染.粪大肠菌群(Fecal Coliform)是检验水质污染的一个重要生物指标,主要来源于人和混血动物的粪便,对水域进行粪大肠菌群的检测并结合理化分析,可以准确定出水体污染的性质和程度,从而可为水体的污染状况和程度的评估提供科学的依据.本文以粪大肠菌群作为水质粪便污染指标,于2005年监测了浑河(抚顺段)水体粪便污染情况,同时监测了水质COD值.其结果表明,浑河(抚顺段)水体粪便污染严重,粪大肠菌群与COD呈现良好的相关关系.     

渤海湾脉红螺中多氯联苯和多溴联苯醚的测定分析

应用GC/HRMS对渤海湾脉红螺中的PCBs(多氯联苯)和PBDEs(多溴联苯醚)2类持久性有机污染物进行了测定分析.结果表明:雄性脉红螺中PCB(3～10氯代)的质量分数(10.1 ng/g,以干质量计)和PBDEs(BDE28、BDE47、BDE99、BDE100、BDE153、BDE154、BDE209)的质量分数(1.74 ng//g)均高于雌性脉红螺(分别为8.09和1.38 ng/g);雄性脉红螺中PCBs的WHO-TEQ(毒性当量,8.41 pg/g,以脂肪质量计)高于雌性脉红螺(4.34 pg/g),其中PCB118和PCB126的贡献率分别为13%和77%.脉红螺的不同组织中,性腺和消化腺中w(PCBs)和w(PBDEs)最高,肌肉组织中最低;主要同类物为PCB118、PCB101、PCB28、PCB138、PCB180、PCB52、PCB153和5-PCB以及BDE209.渤海湾脉红螺的消化腺可以作为PCBs和PBDEs的生物指示物.     

全氟辛烷磺酸(PFOS)对斑马鱼卵黄蛋白原mRNA水平的影响

为了研究环境低剂量全氟辛烷磺酸（perfluorooctane sulfonate,PFOS）对水生生物的内分泌干扰效应和可能的作用机制,测定了PFOS对斑马鱼（Brachydanio rerio）肝脏中卵黄蛋白原（vitellogenin,VTG）mRNA水平的影响.将斑马鱼暴露于4个PFOS的环境低剂量浓度组（0.1、1、10、100μg.L-1）中进行21d毒性试验,收集肝脏样品,提取RNA,采用荧光定量PCR（qRT-PCR）分别检测VTG1和VTG3的mRNA水平.结果表明：①PFOS暴露引起雄性斑马鱼肝脏VTG1和VTG3 mRNA水平升高,VTG1 mRNA水平升高与剂量呈正相关,在100μg.L-1暴露浓度处与对照组呈现显著性差异;VTG3的mRNA水平变化与剂量呈倒U型曲线,呈现典型的毒物刺激荷尔蒙效应,在10和100μg.L-1暴露浓度处与对照组呈现显著性差异;②PFOS暴露引起雌性斑马鱼肝脏中VTG1 mRNA水平升高,在10μg.L-1暴露浓度处与对照组呈现显著性差异,但在高浓度（10和100μg.L-1）处试验结果误差较大;VTG3 mRNA水平只在10μg.L-1暴露浓度处升高,但相比于对照组均没有显著性差异.试验结果表明PFOS暴露对斑马鱼的内分泌干扰作用明显,其毒性作用机制可能是类雌激素效应,而肝脏中VTG1和VTG3mRNA水平可能作为PFOS内分泌干扰效应评价的敏感生物标志物,但VTG1和VTG3 mRNA水平的响应曲线呈现基因亚型和性别差异.