新兴海洋生态毒理学模式生物——海洋青鳉鱼(Oryzias melastigma)

海洋污染日益加剧,适用于海洋生态毒理学研究的鱼类模型的建立意义重大。海洋青鳉鱼(Oryzias melastigma)在培养条件、生理和分子信息等方面的优势使其正成为海洋生态毒理学研究领域的代表性潜在模式生物。阐述了海洋青鳉鱼在海洋生态毒理学研究中的优势,系统介绍了海洋青鳉鱼在毒理学研究中的应用现状,并着重介绍了其在分子毒理学中的应用,最后对海洋青鳉鱼在海洋生态毒理学中的研究方向进行了展望。     

环境蛋白组学及污染物分子毒性检测技术

环境蛋白组学是蛋白组学与环境科学交叉融合的新兴学科,研究污染环境与蛋白组之间的相互作用规律与检测技术方法.环境蛋白组学的发展,取决于双向凝胶电泳、质谱、蛋白质芯片和生物信息学等技术的完善与应用.综述环境蛋白组学的主流技术,介绍环境蛋白组学技术在污染物分子毒性检测中的应用,探索污染物与蛋白组之间的相互作用机理,是人体与环境健康科技发展的起步过程.     

生态毒理基因组学——后基因组时代生态毒理学的新领域

基因组学、蛋白组学和代谢组学技术为生态毒理学的发展提供了生物高通量的技术手段,构成了新的交叉学科——生态毒理基因组学.生态毒理基因组学着重研究环境毒物暴露下非靶生物基因和蛋白的表达,能够在基因组水平上更深入地理解环境污染物的致毒机制,同时,它引进生物标志物为生态风险评价提供了平台.论文对生态毒理基因组学的发展历程、技术支持、模式生物及其在生态风险评价方面的应用进行了综述,以推动生态毒理基因组学技术在我国的进一步发展.     

蛋白质组学在环境毒理学中的研究进展

蛋白质组学是系统生物学的重要组成部分,它以整体、动态和定量的原则来研究各种蛋白质的功能,系统地分析生物体内蛋白质表达,蛋白-蛋白相互作用和翻译后修饰等特征,已成为后基因组时代不可或缺的分析工具。蛋白质组学技术具有高通量的特征,能实现对蛋白质的高效快捷的定量分析。将蛋白质组学技术应用于环境毒理学研究,可从蛋白水平上研究外源性化合物对机体的毒性作用机制,并从中筛选出具有较高特异型和高灵敏度的蛋白标志物,为污染物的健康风险评估提供新的技术手段。本文综述了蛋白质组学技术的主要研究方法、研究策略和在环境毒理学研究中的应用,重点讨论了蛋白质组学技术在重金属和有机化合物尤其是持久性有机污染物(POPs)毒性评估中的应用。     

物种敏感度分布及其在生态毒理学中的应用(Species Sensitivity Distribution and Its Application in Ecotoxicology)

物种敏感度分布是一种基于单物种测试的外推方法,其在生态毒理学中的应用近年来已成为研究热点.论文阐述了物种敏感度分布在生态毒理学的应用背景,以及其基本内涵与研究步骤,同时介绍了物种敏感度分布在生态毒理学中应用的两个方面:制定污染物的环境质量标准和对污染生态系统的生态风险评价,并对物种敏感度分布的不确定性和研究的发展趋势进行了讨论.     

荧光量子点在神经毒理学研究中的应用及前景

如今纳米生物技术的研究正以迅猛的势头不断发展。量子点作为一种新型的纳米荧光探针,由于其优越的光电学特性在生物学和毒理学领域有着广阔的应用前景。神经毒理学作为毒理学的一个重要分支,量子点的应用也给该领域带来了技术上的革命。本文重点阐述了量子点作为一种新型单分子技术和一种优秀的荧光探针在神经毒理学研究中的应用。同时,作者还简要介绍了量子点进入机体神经系统的途径和影响其应用的一些因素,为今后量子点的生物安全性研究和更好地应用提供了有价值的参考。     

大数据挖掘和机器学习在毒理学中的应用

随着高通量筛选技术的快速发展,化学品的毒性相关信息与日俱增。现今快速发展的数据挖掘技术和机器学习等计算机方法为化学品的毒性预测和风险防控提供了新途径。有害结局路径(adverse outcome pathway, AOP)将化合物的结构、分子启动事件和生物的有害结局建立关联,为污染物的毒性测试、预测和评估提供了新的模式,最终实现风险评估并应用于管理决策。定量结构-活性关系(QSAR)建模、分子模拟以及多组学技术在AOP的各个方面发挥了重要作用。基于此,本综述主要介绍数据挖掘与机器学习在毒理学中的应用方法,涉及QSAR建模、分子模拟及组学等方面,并结合实例分析系统阐述了当前研究的重点与方向,以更好地适应当前大数据时代的研究背景。     

宏蛋白质组学在活性污泥研究中的应用

宏蛋白质组学作为研究微生物群落的一种新兴技术,主要是对特定微生物群落所表达的全部蛋白进行宏观、高通量的分析研究.本文综述了宏蛋白质组学研究的技术路线,主要包括蛋白的提取和纯化、分离和鉴定,以及宏蛋白质组学在强化生物除磷的活性污泥、活性污泥胞外多聚物和比较不同处理工艺活性污泥的差异等方面的研究.活性污泥的宏蛋白质组学研究完善了强化生物除磷活性污泥的厌氧和好氧阶段的代谢模型,揭示了活性污泥胞外多聚物在污染物降解过程中的主要作用和表现,阐述了不同活性污泥在污水处理过程中宏观特性与微观功能之间的关系,对于污水的生物处理有着重要的指导意义.宏蛋白质组学在活性污泥研究领域仍处于起步阶段,没有统一、有效的蛋白提取方法,数据库匮乏,成为活性污泥宏蛋白质组学发展的主要阻碍.随着各种新兴仪器、方法的应用以及数据库的不断完善,活性污泥宏蛋白质组学将会在污染物生物降解机制分析、鉴定功能蛋白等方面展现其巨大的优势.     

水生态模拟系统及其在化学品生态风险评估中的应用

水生态模拟系统是用于高层次化学品生态风险评估的测试模型,目前在国外已经广泛用于工业化学品、农药、兽药、重金属等单一化学物质和复杂混合物的生态风险评估研究,而我国的相关研究比较匮乏。随着我国化学品风险评估体系的完善,水生态模拟系统测试必将作为作为单一生物毒性测试的有效补充。在此背景下,简述了水生态模拟系统的分类、研究方法和结果外推方法;从单一化学物质暴露作用下的生态危害评估、多种化学物质联合暴露作用下的生态危害评估以及目标化学物质的归趋分析三个方面阐述了水生态模拟系统在国内外化学品风险评估科学研究中的应用,对比了水生态模拟系统和单一物种毒性测试结果和基于两种测试数据的生态危害评估结果。与此同时,分析了水生态模拟系统在国内外化学品环境管理中的应用情况。在此基础上,对我国发展水生态模拟系统所存在的问题及解决方案提出了建议。     

代谢组学方法在生态毒理学中的应用进展

代谢组学方法越来越多地用于研究有机体与生态环境的相互作用。近年来,该方法已被应用于化学物风险评价和野生动物的疾病诊断,成为环境科学,特别是生态毒理学中充满活力的研究方向之一。本文介绍了应用于代谢组学研究的核磁共振波谱和质谱2种检测技术,着重讨论了生态毒理学研究中代谢组学方法在生物标志物的发掘和毒性评价,以及有机体对环境影响因子的代谢响应、野生水生动物疾病的诊断和监测等方面的应用。这些代谢组学在生态毒理学领域的应用将促进对有机体与环境相互作用的认识。     

Application of proteomics in environmental science

Proteomics involves the separation of proteins, identification of the amino acid sequence of the interested or target proteins, study of the function of the proteins, modification, structure and ultimate assignments to functional pathways in the cell. The proteomic investigations have contributed greatly to human diseases studies, new drugs discovery researches, and environmental science in recent years. This article provides a review on the development of the main proteomic technologies, including both the gel based and non-gel based technologies, and their applications in environmental science. Proteomic technologies have been utilized in the environmental stresses studies to analyze the induction or reduction of proteins at expression level and identify the target proteins to investigate their function in response to environmental stresses, such as high or low pH, oxidation stress, and toxic chemicals. Such protein responses are also helpful to understand the mechanisms of some cellular activities and the functions of some proteins.     

水蚤分子生态毒理学研究进展

水蚤是广泛分布于各类淡水水体中的浮游动物,在水生生态系统中具有重要地位,也是水生毒理学研究中常用的模式生物。近年来,分子毒理学的发展为水蚤生态毒理学研究提供了新的工具和研究思路。本文分别从基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学和表观遗传组学方面,综述了不同环境污染物(重金属、农药和杀菌剂等有机污染物、环境激素类化合物、纳米材料和藻毒素等)对水蚤的生态毒理学效应及分子机制,为通过水蚤生态毒理学研究进行环境污染生物标志物筛选及生态风险评估提供参考。     

碳纳米材料的水环境行为及对水生生物毒理学研究进展

随着纳米科技的迅猛发展,人工碳纳米材料的生产和使用逐年递增,越来越多的碳纳米材料进入水环境中,对水生生物产生毒性效应。本文在介绍了碳纳米球、石墨烯、碳纳米管3种碳纳米材料的基础上,分析了碳纳米材料的水环境行为,重点综述了碳纳米材料对水生生物毒性效应研究现状,以及可能的致毒机制,并指出今后碳纳米材料对水生生物毒理学亟待加强的研究领域。     

紫外吸收剂在湖泊中的分布及其对底栖动物的毒性效应

紫外吸收剂大量用于工业材料和个人护理品中,近年来在水体中不断被检出,同时由于其高度亲脂性,易在底泥和水生生物体内富集,产生潜在的毒性效应,已成为一类新型污染物。本文综述了紫外吸收剂在湖泊环境中的分布和生物富集效应,重点分析了二苯甲酮类等典型紫外吸收剂对底栖动物的药物代谢系统、抗氧化系统及其生长发育的影响及其毒性作用机制,并对未来该领域的研究进行了展望。     

量子毒理学在药理学和毒理学上的潜在发展与应用

随着量子科学的发展以及新材料技术的出现,量子毒理学已成为毒理学研究领域的一个新的分支。量子毒理学主要研究药物、化学品和量子等的毒理作用机制。量子毒理学在药理学和毒理学领域有着潜在的发展前景。本文简介了量子毒理学的概念、研究方法以及其在药理学和毒理学方面的发展前景。化学反应的量子效应会增强毒理效应,这是预测量子和纳米化合物的毒性以及其他毒理机制的重点。量子毒理学研究外源物质与机体靶标分子之间的相互作用和结构-效应关系,采用量子化学、量子生物学和量子药理学等的理论和方法研究毒理机制及毒性防治方法。     

化感物质的抑藻作用研究、应用及生态安全性评价

水体富营养化日益严重,水华频繁爆发,如何有效控制水华,治理富营养化水体是目前水环境领域的研究热点和前沿。目前湖泊藻类控制技术主要有：物理方法、化学法、生物法,但是这些方法都有其固有的缺点。利用植物化感作用抑制有害藻类生长具有廉价、生态安全等优点近年来备受关注。化感作用就是生物体产生的生物活性物质即化感物质在生物体之间传递信息并导致生物体相互作用。归纳了国内外不同生活型水生植物化感作用研究的主要成果（包括已报道的抑藻水生植物种类、已从水生植物体内和种植水中分离鉴定得到的化感物质）,以及化感物质的联合作用研究,讨论了化感物质的生态安全性。通过化感作用能有效控制引起水体富营养化的各种藻类生长,优化水生生物的组成结构。例如,水体中投放大麦秆可以增加无脊椎动物以及鱼类的数量,从而达到改善水生生态系统的目的。展望了植物化感作用用于水环境治理的发展前景。以期为利用植物化感作用控制水华的发生提供理论基础。     

Development and application of innovative technologies for drinking water quality assurance in China

The continuously deteriorating quality of source water is threatening the safety of drinking water in China. Various efforts have been made to update water treatment processes to decrease the pollution problems of drinking water, such as protection of drinking water sources, enhancement of conventional treatment processes, and development of new or advanced treatment technologies. This paper reviews a variety of protection and remediation methods for drinking water sources, development and application of drinking water treatment technologies, new technologies for special pollutants removal from groundwater, and the latest research progress on water distribution systems in China.     

基于毒性效应的间隙水致毒物质鉴别技术进展

沉积物作为污染物迁移转化过程中重要的"源"和"汇",与整个生态系统及人类健康有着密切联系。间隙水很大程度上反映了水体沉积物的污染状况,同时可以真实反映生物的实际暴露情况,间隙水中关键致毒物质的鉴别是科学准确地评价间隙水及沉积物毒性与风险的重要基础。毒性鉴别评估(Toxicity Identification Evaluation,TIE)和效应引导的污染物识别(Effect Directed Analysis,EDA)技术作为致毒物质识别的主要方法,已在沉积物和间隙水的致毒物筛选中得到了初步的应用。本文介绍并比较了常用的间隙水提取方法,总结了TIE和EDA在间隙水致毒物质异位及原位鉴别方面的应用与发展,及鉴别过程中使用到的基本毒性量化方法与其适用条件。在当前间隙水关键致毒物质识别研究的基础上,指出了异位分析难以避免毒性损失和有机污染物鉴别方面的局限等问题,并提出应推广原位毒性试验技术且进一步发展有机物的精细分离技术和质谱识别技术等发展方向。     

Algal-bloom control by allelopathy of aquatic macrophytes — A review

Algal-bloom control is an important issue for water environment protection as it induces several negative impacts on the lives of aquatic organisms, aquaculture, landscaping, and human health. The development of an environment-friendly, cost-effective, and convenient alternative for controlling algal bloom has gained much concern. Using the allelopathy of aquatic macrophytes as a novel and safe method for algal-bloom control is a promising alternative. This paper reviews the development and potential application about allelopathy of aquatic plants on algae, including the allelopathic research history, the potential research problems, the research methodology, and the reported aquatic macrophytes and their inhibitory allelochemicals. Potential modes of inhibition action of allelochemicals on algae, possible ways for application, and future development directions of research on algal-bloom control by aquatic macrophytes were also presented.