固氮鱼腥藻Anabaena sphaerica和念珠藻Nostoc muscorum对有机氯农药林丹的降解效应和机理

研究了固氮鱼腥藻A.sphaerica和念珠藻N.muscorum对林丹(γ-HCH)的降解效应及机理.结果表明,在初始藻种叶绿素含量约为37mg·L-1,林丹起始浓度均为0.2mg·L-1条件下,A.sphaerica和N.muscorum均能明显降解林丹,5d降解率分别为66.1%和69.5%,其降解半衰期分别为3.19和3.23d.在培养过程中,0.2mg·L-1林丹并不会抑制两种固氮藻的生长,培养5d后,叶绿素a的含量分别增加0.82倍和1.36倍.升高温度和增强光照均能增加林丹的降解率.相对于N2,NaNO3作为唯一氮源更能刺激固氮蓝藻对林丹的降解,对于A.sphaerica和N.muscorum,其对林丹的5d降解率分别增加44.6%和40.5%.气质联用检测结果表明,脱去HCl生成γ-五氯环己烯是两种固氮蓝藻降解林丹的主要脱氯分子机理.     

微囊藻毒素-LR对雄性黑斑蛙精巢中CYP46A1,CYP2H2和CYP2G1 mRNA表达的影响

微囊藻毒素-LR(microcystin-LR,MC-LR)是分布最广泛和毒性最强的一种微囊藻毒素,对水生动物造成潜在的健康威胁。大量科学研究证实,动物体中的细胞色素P450酶(CYP)参与内源性物质及外源毒性物质的代谢过程。为探究两栖动物生殖器官中的CYP酶对低剂量MC-LR生殖毒效应的调节作用,选择雄性黑斑蛙(Rana nigromaculata)为受试动物,采用静态置换法和体内暴露方法,分别暴露于0、0.1、1和10μg·L~(-1)MC-LR溶液0、7和14 d;用实时荧光定量PCR方法检测精巢中CYP46A1、CYP2H2和CYP2G1的mRNA表达水平。结果表明,暴露于0.1、1和10μg·L~(-1)MC-LR 14 d后,CYP46A1在mRNA水平分别上调了1.86、1.65和1.22倍,CYP2H2在mRNA水平分别上调了4.62、1.80和1.04倍,CYP2G1的mRNA水平分别上调了2.63、2.16和1.56倍。MC-LR在1μg·L~(-1)剂量下暴露7 d后,CYP46A1、CYP2H2和CYP2G1 mRNA水平均出现显著上调。上述研究表明,微囊藻毒素对黑斑蛙精巢3种CYP基因在mRNA水平上都存在低剂量刺激效应。低剂量MC-LR能诱导黑斑蛙精巢中CYP46A1转录水平变化,促进胆固醇转化为24S-羟化胆固醇,潜在破坏雄性黑斑蛙精巢中胆固醇水平的平衡; MC-LR也能够诱导精巢中CYP2H2和CYP2G1转录水平的变化,潜在调节CYP2H2和CYP2G1转录水平,进而影响MC-LR的代谢作用。     

城市不同源雾霾颗粒物健康风险差异评估比较

通过研究不同来源霾颗粒物对大鼠气管上皮细胞（RTE cells）电阻抗变化和细胞自噬因子的影响,评价不同来源霾颗粒物对人体健康风险的差异性.分别将RTE暴露于从居民区（I）,高架交通源（Ⅱ）和化工园区（Ⅲ）采集的3种雾霾颗粒物中,统一暴露浓度和时间分别为100mg/L和24h.通过电子细胞基质阻抗检测（ECIS）细胞增长引起的阻抗变化和细胞电损伤恢复时间;通过蛋白免疫印迹测定p62,Atg5,Atg7,Beclin1,LC3B和mTOR蛋白表达量来分析比较不同来源雾霾颗粒物对RTE细胞自噬的影响.结果表明,与空白对照组相比,不同雾霾颗粒物处理组细胞电损伤恢复时间分别延长了34.6%,63.2%和78.0%;p62蛋白表达量差异显著性下降,Atg5,Atg7,Beclin1,LC3B蛋白表达量差异显著性上升.此外,mTOR相关蛋白表达量差异显著性下降,分别下降了4.38%,3.34%和2.36%;p-mTOR蛋白表达量与空白组相比,实验组I下降24.2%,实验组Ⅱ下降37.0%,实验组Ⅲ下降60.9%.由以上结果可知,不同来源雾霾颗粒物对RTE细胞均有一定的毒性损伤作用,能够减小细胞增长速度和削弱细胞修复能力,增强细胞自噬因子蛋白的表达,且化工园区采集的雾霾颗粒物毒性强于居民区和高架交通源.不同来源雾霾颗粒物的细胞毒性存在明显差异,基于细胞电损伤恢复时间的测定以及自噬相关蛋白的检测方法能够为雾霾颗粒物健康风险评价提供一种快速的生物学手段.     

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.     

微囊藻毒素导致鲫鱼淋巴细胞凋亡的研究

采用离体细胞培养诱导方法,以鲫鱼(Garassius auratus)为实验材料,研究了两种微囊藻毒素microcystm-LR(MC-LR)和microcystin-RR(MCRR)在低浓度下(1nmol·L-1,5 nmol·L-1和10 nmol·L-1)对鲫鱼淋巴细胞的毒性效应.结果表明,鲫鱼淋巴细胞分别经两种微囊藻毒素体外诱导2h后,出现细胞核固缩的典型细胞凋亡形态学特征;琼脂糖凝胶电泳检测到明显的细胞凋亡的生物化学特征梯状DNA(DNA ladder);并且两种藻毒素诱导的细胞凋亡呈时间和剂量效应关系.该研究表明微囊藻毒素可导致鱼类淋巴细胞产生凋亡,因而可能影响鱼类免疫功能.     

曝气加氢氧化钙复合技术抑制底泥磷释放及对底泥微生物多样性的影响

底泥磷释放是导致水体富营养化的主要原因之一,本文通过在样泥中分别投加0、0.01和0.02 mol·L-1Ca(OH)2溶液,同时进行微臭氧曝气(0.6 g·min-1),研究了曝气加氢氧化钙复合技术抑制底泥磷释放的效果及对底泥微生物多样性的影响.结果显示,投加0.02 mol·L-1Ca(OH)2组上覆水中总磷(TP)浓度的最终值与对照组相比,抑制率达到34%;从各形态磷的角度进一步分析发现,与对照组相比,该组底泥中可溶性磷和铁磷含量分别降低了92%和60%,其最终转化为钙磷是该技术的关键.通过聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳技术(PCRDGGE)研究发现,各试验组微生物相似性在65%~85%之间;Berger-Parker优势度指数、Margalef丰富度指数、Shannon多样性指数变化不明显,表明该技术不会影响底泥微生物多样性.     

麻痹性贝毒素的毒理效应及检测技术

近年来世界各地，特别是我国浙江、广东等沿海地区赤潮发生过度频繁，许多赤潮生物分泌的毒素不但使其他海洋生物中毒，更会对人类健康造成潜在的危害。因此对赤潮毒素的研究已成为海洋环境科学研究的重要内容。麻痹性贝毒素是其中重要的一类赤潮藻毒素。它们毒性大，作用强，在全球的分布越来越广泛，并且已经在世界范围内造成了严重的危害，引起了国内外科学家的高度重视。本文详细综述了近年来国外在麻痹性贝毒素检测技术方面最新的研究进展，重点介绍了麻痹性贝毒素的化学结构、前处理技术和分析检测新技术及其毒性作用机理。     

微囊藻毒素含量与自然水体环境影响因子的相关性

研究了太湖流域湖州段、杭州市贴沙河和某水华池塘等自然水体的微囊藻毒素水平,利用相关性分析、主成分分析、聚类分析等统计方法,探讨了自然水体中微囊藻毒素MCLR和MCRR与环境影响因子的相关性.结果表明,3处水体的微囊藻毒素MCLR水平为0.049～12.30μg/L,MCRR为0.032～7.90μg/L,底层水中微囊藻毒素的含量显著高于表层水;水体中MCLR的平均浓度与TN、NH₄⁺-N、NO₂^--N和TP呈显著正相关(p<0.01),与水温、DO和氮磷比呈显著负相关(p<0.01),MCRR的平均浓度与NO₃^--N和氮磷比呈显著正相关(p<0.01),与pH、DOC、高锰酸盐指数、光密度呈显著负相关(p<0.01);TP和NO₂^--N是影响MCLR生物合成的主导因子,NO₃^--N和氮磷比是影响MCRR生物合成的重要因子;NO₂^--N和NO₃^--N可能分别是MCLR和MCRR生物合成中利用的主要无机氮源.     

环境因子对脱氯功能念珠藻Nostoc PD-2降解多氯联苯过程中基因表达的影响

以分离筛选自多氯联苯污染水稻田中的脱氯功能蓝藻Nostoc PD-2为材料,两种典型的三氯代多氯联苯PCB28和PCB30为目标污染物,在不同的氮源、碳源和培养温度条件下,研究了脱氯功能藻种Nostoc PD-2中双加氧酶基因和细胞色素b6f复合体铁硫蛋白基因的表达情况及两种基因对脱氯作用的影响.结果显示,以硝酸钠作为氮源时,与氮气氮源组相比,PCB28和PCB30降解组中的两种基因均显著上调表达,双加氧酶基因的上调倍数分别为1.9和5.7倍,铁硫蛋白基因的上调倍数分别为1.1和1.7倍;添加碳酸钠时,与对照相比,双加氧酶基因最高上调了2.2倍,铁硫蛋白基因最高上调了3.4倍;提高温度对双加氧酶基因和铁硫蛋白基因的表达均有促进作用.相较于铁硫蛋白,双加氧酶基因相对表达量与PCB28和PCB30的脱氯百分比之间的相关系数分别为0.872和0.832,表明双加氧酶基因活性与功能藻种PD-2脱氯降解PCBs的相关性更高.本研究结果表明,不同环境因子可引起脱氯功能藻种Nostoc PD-2降解PCBs过程中双加氧酶基因和铁硫蛋白基因的差异表达,添加碳源对降解效果的促进作用最明显,脱氯功能藻种在工程应用中采用优化的环境条件有利于提高降解效率.     

维生素B12对脱氯功能蓝藻降解2,4,4’-三氯联苯的促进作用研究

多氯联苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)是环境中典型的持久性氯代有机污染物.PCBs污染的生物修复问题是当前环境科学领域的热点.以维生素B12(VB12)为实验材料,应用无氯培养体系,研究了VB12对脱氯功能蓝藻Nostoc PD-2脱氯降解2,4,4’-三氯联苯(PCB28)和降解过程基因表达的影响.结果表明,添加不同浓度的VB12能够促进Nostoc PD-2对PCB28的降解,添加浓度分别为10、100和1000μg·L-1的维生素B12时,与未添加VB12组相比,其7 d脱氯百分比分别提高了11.0%、19.7%和21.9%;添加10μg·L-1和100μg·L-1维生素B12条件下,PCB28的降解半衰期从5.53 d缩短至3.08 d.添加维生素B12后,细胞色素b6f复合体铁硫蛋白基因和双加氧酶基因的表达量均与PCB28的降解效果呈现显著相关性,铁硫蛋白基因表达量与PCB28降解效果的相关性更高.上述结果表明添加VB12能够有效促进脱氯功能藻种PD-2对PCB28的降解,并在基因水平上影响功能藻种的降解活性,这能够为开发高效生物降解PCBs的技术和脱氯功能藻种降解PCBs的机制提供科学依据.