基于环境DNA的复合污染土壤生物评价和胁迫诊断

健康的生物群落组成及多样性是土壤生态系统提供良好功能与服务的基础,当前土壤污染治理技术的瓶颈问题是缺乏系统全面的生物多样性指标.因此,对工业园区复合污染土壤进行调研,并采用环境DNA技术监测分析污染土壤中生物群落组成,构建环境DNA-物种敏感性分布法(eDNA-SSD),诊断出受污染土壤的关键胁迫因子及其生态阈值.结果表明：(1)复合污染对园区土壤生物α多样性不造成显著影响,但导致生物群落组成及高相对丰度种发生变化.污染土壤中的优势类群为变形菌门(25.54%)、子囊菌门(15.65%)、放线菌门(8.75%)和绿弯菌门(7.64%)等.(2)环境因子对土壤生物分布差异的解释率为51.27%,苯胺、硫酸盐、石油烃和铅是土壤生物群落的关键胁迫因子.其中,苯胺对细菌(P=0.030),硫酸盐对真菌(P=0.025)和后生动物(P=0.032)的群落分布产生最显著影响.(3)以95%物种为保护目标计算污染物生态风险阈值(hazardous concentration for 5%of species, HC₅),结果显示呈硫酸盐(470.00 mg·kg^-1<...     

DNA宏条形码(metabarcoding)技术在浮游植物群落监测研究中的应用

保护生物多样性和生态系统健康是维持生态系统功能和实现人类可持续发展的必要条件。浮游植物作为水生生态系统的初级生产者发挥着重要的生态功能,同时有毒藻类的爆发也会威胁水生态安全。然而,基于形态学的物种鉴定方法难以满足日益增长的水生态环境监测的需求。DNA条形码技术利用基因组特定基因的DNA序列来鉴别生物物种,目前已被广泛用于快速物种鉴别。然而其在水生生态系统浮游植物群落的监测中才刚刚起步。由于浮游植物物种多样性高,单基因DNA条形码往往难以识别所有浮游植物种类;近年来,采用多基因条形码、全叶绿体基因组序列的超级条形码,以及特定DNA条形码方法在浮游植物种类鉴别中有很大潜力。本文综述了浮游植物DNA条形码技术在物种鉴别研究方面的进展,以及DNA宏条形码技术(DNA metabarcoding)在水生浮游植物环境监测的应用现状及前景。     

欧盟健康风险评估技术概述

1993年欧盟议会首次通过了已有物质的健康风险评估和危险物质对人类健康危害的风险评估2个指令,继而发布了技术指导文件并沿用至今,欧盟还据此颁布了以《化学品的注册、评估、授权和限制》(Regulation Concerning the Registration,Evaluation,Authorization and Restriction of Chemicals,REACH)为代表的一系列化学品管控法规,促进了化学生产、使用与管控技术的革新。本文综述了欧盟健康风险评估的发展历程、主要步骤方法及其应用进展。欧盟的健康风险评估主要从化学品的释放源和全生命周期入手,对化学品进行综合全面管控。其风险评估技术指导手册架构完整、内容详尽,整体上从危害识别、剂量-效应关系、暴露评估和风险表征4个部分进行了介绍,对健康风险评估中的标准方法、数据来源、参数选择与模型应用做出规定。并以此导则中的办法为基础,对141种化学品进行评估,推出一系列化学品管理办法,实现了优先控制化学品的筛选,值得我国化学品研究与管理工作者借鉴。     

DNA宏条形码（metabarcoding）技术在浮游植物群落监测研究中的应用

保护生物多样性和生态系统健康是维持生态系统功能和实现人类可持续发展的必要条件。浮游植物作为水生生态系统的初级生产者发挥着重要的生态功能,同时有毒藻类的爆发也会威胁水生态安全。然而,基于形态学的物种鉴定方法难以满足日益增长的水生态环境监测的需求。DNA条形码技术利用基因组特定基因上、短的DNA序列来鉴别生物物种,目前已广泛用于快速物种鉴别。然而其在水生生态系统浮游植物群落的监测中才刚刚起步。由于浮游植物物种多样性高,单基因DNA条形码往往不足以识别所有浮游植物种类;近年来,采用多基因条形码、全叶绿体基因组序列的超级条形码,以及特定DNA条形码方法在单物种和群落水平上区分浮游植物种类的潜力很大。本文综述了浮游植物DNA条形码技术在物种鉴别研究方面的进展,以及DNA宏条形码技术（DNA metabarcoding）在水生浮游植物环境监测的应用现状及前景。     

基于斑马鱼毒理基因组学的化学品测试技术研究进展

大量缺乏毒性信息的化学品最终进入环境水体,对人类及生态生物产生潜在的危害与风险。提高化学品生物毒性测试与评估技术的通量和效率,是实现毒害化学物质环境与生态健康风险防控的关键。作为一种可以实现高通量测试的脊椎动物模型,斑马鱼胚胎测试在化学品的毒性评估中应用广泛。随着组学技术的发展,毒理基因组学可有效提取毒害化学品致毒过程中干扰生物学通路的信息。这些机制信息可用于对单物质或复合污染物生物毒性的筛选和预测。本文综述了不同斑马鱼胚胎测试技术在化学品毒性筛选评估管理与水环境复合污染毒性监测中的发展和应用,详细介绍了一种新型斑马鱼胚胎简化转录组学技术的方法流程和优势,并探讨了综合斑马鱼胚胎毒性测试、行为分析和组学等不同测试技术在化学品毒性测试、环境监测与评价中的应用前景。     

定量有害结局路径(qAOPs)评估环境化学物质毒性的研究进展Ⅰ:模型构建与应用案例

近年来,有害结局路径(adverse outcome pathway,AOP)框架逐渐发展成熟,将生物信息组织成一种可用于评估化学品对人体健康和生态环境生物毒性的新方法,其开发的目的是用于化学品的评估和监管工作,包括优先级评估和危害性预测,最终实现风险评估并服务于管理决策.尽管AOP框架取得了巨大进展,但将其有效应用于化学品监管需要对分子启动事件、关键事件和有害结局之间的关系进行定量描述,因此发展定量AOPs(quantitative AOPs,qAOPs)至关重要.本文首先概述了AOP框架的现状,包括AOP数据库(AOP Knowledge Base)、定性AOPs(qualitative AOPs)和qAOPs.其次主要介绍了qAOPs构建的基本框架与步骤、方法模型,现阶段已构建的qAOPs案例及其应用现状.最后论述了当前qAOPs发展中存在的问题与潜在解决方案,并展望了未来的发展趋势与潜在应用.     

定量有害结局路径(qAOP)评估环境化学物质毒性的研究进展Ⅱ:类二噁英物质及AhR-qAOP

环境中不断检出具有二噁英结构并存在潜在生物毒性的新型污染物类二噁英物质(dioxin-like compounds,DLCs),识别并评估其生态与人体毒性对化学品风险防控具有重要意义.传统的化学品毒性测试方法已不能满足评估大批环境化学物质风险的需求,基于芳香烃受体(aryl hydrocarbon receptor,AhR)的有害结局路径(adverse outcome pathway,AOP)为准确评估潜在DLCs的生态与健康风险提供了新的策略.为指导预测新型DLCs的毒性,需在定性AhR-AOP基础上发展定量AOP.本文综述了AhR-AOP的研究现状,并总结了"AhR激活-胚胎毒性"定量AOP的最新进展,包括定量模型的开发、相关体外测试技术、对新型DLCs和不同物种的危害评估的适用性等.最后探讨了AhR-qAOP发展过程中的问题与潜在解决方案,对其应用于DLCs生态危害与风险评价的前景进行了展望.     

邻苯二甲酸二(异)丁酯及其替代品的内分泌干扰效应研究进展

邻苯二甲酸二丁酯(di-n-butyl phthalate, DnBP)和邻苯二甲酸二异丁酯(diisobutyl phthalate, DiBP)是广泛用于塑料、树脂和橡胶制品中的邻苯二甲酸酯类增塑剂,曾在各种环境介质中频繁检出.现有研究表明,DnBP和DiBP对人类和其他动物具有显著的内分泌干扰效应以及生殖发育毒性等不良影响,因而在许多国家和地区被限制使用,由此市面上涌现出了一些替代品增塑剂.本文结合国内外关于DnBP和DiBP及其替代品的研究成果,综述了DnBP和DiBP在个体、细胞和分子水平上的内分泌干扰效应与机制以及在市场应用中的替代情况,并且选取了4种典型的替代品(邻苯二甲酸二异壬酯、环己烷-1,2-二羧酸二异壬酯、二苯甲酸二聚丙二醇酯、三乙酸甘油酯)对其内分泌干扰效应进行对比分析.研究结果表明,DnBP和DiBP在环境低浓度下能够影响类固醇激素合成通路中关键基因的表达,进而改变生物体内类固醇激素的水平,高浓度暴露时则会对生殖器官造成损伤并最终降低生殖能力,妊娠期暴露还会对后代产生相同的影响.DnBP和DiBP的4种替代品在急性毒性、持久性和生物可累积性方面均有所降低,内分泌干扰效应也显著降低,但缺乏系统的研究以全面评估其可替代性.提出今后替代品的安全性评估应纳入更多的毒性终点并深入研究相关的毒性效应机制,以保证替代化学品的安全性.     

浮游动物DNA宏条形码多样性监测采样方法研究

浮游动物是水生生态系统的重要组成部分,对环境因子敏感,是水生生态健康状况的重要指示生物.基于传统形态学的浮游动物调查方法无法鉴定桡足类幼体,难以准确了解浮游动物群落组成.DNA宏条形码技术基于DNA序列差异识别物种,为浮游动物群落组成的准确解析提供了新方法.比较了不同浮游动物采样方法(直接过滤法和网富集法)对浮游动物D...     

有害结局路径(AOP)框架在水体复合污染监测研究中的应用

由于包含复杂的毒害化学污染物质,水体复合污染一直威胁着人类健康和水生生态安全。对复合污染水体进行监测、评估和治理是水环境管理的重点之一。监测并识别水体关键毒害污染因子是进行水质管理的前提,也是复合污染研究的难点。目前国内外在水复合污染毒性监测研究上主要基于动物活体试验或者生物体外测试。由于受限于毒理学测试方法,常见的应用通常仅关注于某方面的毒性效应或者少数的分子指标,因而受到质疑和挑战。有害结局路径(Adverse outcome pathway, AOP)的概念将化学污染物的结构、致毒的分子启动事件和生物毒性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。本文旨在论述有害结局路径在复合污染毒性评估和关键毒害物质鉴别中的指导性价值和意义。在有害结局路径的指导框架下,借助于生物体外高通量测试技术、化学分析的靶向和非靶向分析技术、和生物信息学技术,可以系统地分析化学混合物在分子、细胞水平上健康相关指标的响应水平,评估水体中复杂结构污染物,与不同生态和健康有害结局之间的关联,为水环境评价和优先污染物的筛选管理提供有效支撑。本文通过综述AOP框架在复合水体中毒害物质风险研究的现状和优势,对AOP在水环境环境管理上的应用前景提出展望。