外加碳源对抗生素诱导大肠杆菌Hormesis效应的调控作用

抗生素对细菌通常表现出“低促高抑”的Hormesis效应,这显著影响了抗生素的生态风险评估。目前关于抗生素诱导细菌Hormesis效应的研究多集中于单一碳源条件,针对多种碳源共存条件的相关研究还十分有限。因此,为进一步探究外加碳源对抗生素诱导细菌Hormesis效应的影响,本文以大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)为受试生物,在外加不同浓度葡萄糖的Mueller-Hinton培养基中测定了盐酸四环素(tetracycline hydrochloride,TCH)和2(5H)-呋喃酮(2(5H)-furanone, 2F)2种抗生素单一及联合暴露对E.coli生长的毒性效应,并分析了外加葡萄糖与抗生素对E.coli生长的交互效应。结果表明,TCH和2F单一及联合暴露均能诱导E.coli产生Hormesis效应,随着外加葡萄糖浓度的升高,TCH、2F和TCH+2F在低浓度下对E.coli生长的促进作用逐渐增强,最大促进率分别由47.66%、9.08%、5.63%增加到158.65%、40.20%、21.30%;在高浓度下对E.coli生长的抑制作用逐渐减弱,EC     

四环素对费氏弧菌产生生毒物兴奋效应(Hormesis)的时间关系和机制

以费氏弧菌(Vibrio fischeri,V.fischeri)作为受试生物,盐酸四环素作为研究对象,测定了盐酸四环素对V.fischeri在0—24 h的发光强度和细菌生长OD600的作用,并初步探讨了四环素对V.fischeri的Hormesis效应的作用机制.研究表明,盐酸四环素对V.fischeri的发光强度表现出了时间依赖型的Hormesis效应,即Hormesis效应出现在细菌生长的延滞期及平台期;根据V.fischeri的发光机制并结合量子化学计算结果,提出了盐酸四环素通过提供质子促进发光反应,从而产生Hormesis效应的可能机制.     

产甲烷条件下吲哚类有机物的降解途径

产甲烷条件下从废水污泥中驯化的细菌对吲哚的降解包括两步羰基化反应，生成中间产物氧化吲哚和靛红。本文研究了产甲烷条件下细菌降解吲哚类有机物的能力。在所研究的吲哚类化合物中，细菌在产甲烷条件下可以降解3－甲基吲哚和3－吲哚醋酸酯。氧化吲哚，3－甲基化吲哚和羰基吲哚分别为吲哚，3－甲基吲哚和3－吲哚醋酸酯的代谢产物，产甲烷条件下细菌可降解氧化吲哚并生成中间产物靛红，这证明了在吲哚降解过程中，吲哚吡咯环在2，3位碳间断裂之间连续进行了两步羰基化，吲哚1位和2位上甲基的存在，抑制了羰基化反应，3－甲基吲哚可在2位上羰基化，但不能在3位上羰基化，所以不能通过氧化吲哚－靛红途径进行代谢。3－吲哚醋酸酯的脱乙酰产物－羰基吲哚也不能在2位上羰基化，所以不能被进一步代谢。当3位上有H原子或供电子基团时，羰基化可在2位上进行，但3位上的吸电子取代基团会抑制羰基化。表1图4参25     

群体感应信号分子存在下磺胺对大肠杆菌生长、突变及R388质粒接合转移的影响

抗生素的滥用使细菌耐药性问题日益突出,给许多疾病的预防与控制增加了难度。基因突变和质粒接合转移是细菌获得抗生素抗性基因的主要方式,许多研究围绕抗性基因来展开,但是关于群体感应对于抗性基因产生和传播的影响鲜有报道。本文以大肠杆菌(Escherichia coli)为模式生物,群体感应信号分子N-(β-酮己酰)-L-高丝氨酸内酯(3-oxo-C6-HSL,C6)和3种磺胺类抗生素(磺胺嘧啶、磺胺甲恶唑、磺胺氯哒嗪)为研究对象,测定了其对大肠杆菌生长效应、突变效应及接合转移效应的影响。结果表明:C6不影响磺胺对大肠杆菌的生长抑制率,但能够削弱磺胺对大肠杆菌突变的促进作用,并且能增强磺胺对大肠杆菌R388质粒接合转移的抑制作用。本文为从群体感应角度研究大肠杆菌耐药性的产生与传播提供新思路。     

抗生素对微生物的联合与低剂量毒性研究进展

目前抗生素已成为一类不可忽视的环境污染物,它在环境中呈"混合-持久-低剂量"的暴露特征。因此,研究抗生素毒性效应,特别是它的联合毒性以及低剂量下毒性兴奋效应,对抗生素污染物生态风险的评价极其重要。以抗生素联合毒性的研究进展为主线,重点概述了抗生素二元混合物的急性和慢性联合毒性研究,指出了抗生素混合物间存在相互作用,它们的联合毒性并非表现为简单的加和或独立效应,且抗生素急性-慢性联合表现出的毒性效应也存在差异;发现了不仅单一抗生素具有Hormesis效应,低剂量抗生素二元混合物也具有Hormesis作用。但目前低剂量抗生素二元混合物对微生物的毒性兴奋效应研究较少,其毒性兴奋效应的预测和评价还有待进一步完善,以期为环境中抗生素的联合生态研究和风险评价提供理论依据。     

不同基质体系中白腐茵对喹啉和吲哚的降解

用单基质及混合基质体系,探讨了白腐菌Pleurotus ostreatus BP对氮杂环化合物的降解规律.结果表明,在弱酸性环境下,白腐菌能有效降解喹啉和吲哚.单摹质体系中,喹啉的降解率15 d内能达到89.48%,98.17%的吲哚6 d内被降解;混合基质体系中,基质(喹啉、吡啶、苯酚及氨氮)的加入能促进白腐菌对吲哚的降解,但(吲哚、吡啶、苯酚及氨氮)却抑制了白腐菌对喹啉的降解.不同基质体系中,白腐菌对喹啉和吲哚的降解分别遵循零级和一级反应动力学.相对单基质而言,混合基质的存在对白腐菌生物学特性产生明显影响,可缩短生长周期,提高生长速率和漆酶活性.漆酶在吲哚的降解中起着重要的作用,但不能完全决定喹啉的降解.     

磺胺氯哒嗪对大肠杆菌的生长、突变及接合转移效应的影响

抗生素的大量使用导致细菌的耐药性,直接威胁了人类的生命健康,加剧了抗生素的环境生态风险.为了研究抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的扩散与抗生素浓度之间的关系,本文以磺胺氯哒嗪(sulfachloropyridazine,SCP)为研究对象,测定了SCP对只有磺胺敏感大肠杆菌的单一菌液的生长和突变效应的影响,SCP对含有耐磺胺大肠杆菌和磺胺敏感大肠杆菌的混合菌液的生长、突变及RP4质粒和R388质粒的接合转移效应的影响.研究结果显示,单一菌液的突变促进效应浓度区间(RCS)和突变促进无效应浓度RC0-1皆小于混合菌液;4.0×10~(-5)—8.7×10~(-5)mol·L~(-1)浓度范围内SCP作用下,单一菌液的突变效应受抑制而混合菌液的突变效应相较于空白组显著促进(P0.05);1.9×10~(-5)—6.3×10~(-5)mol·L~(-1)浓度范围的SCP能够促进混合菌液的突变,对ARGs的筛选风险较大,且SCP在6.3×10~(-5)—1.5×10~(-4)mol·L~(-1)范围对RP4和R388质粒的接合转移效应有明显的抑制作用,说明在本实验浓度范围内SCP对接合子的促进风险较小.综上,单一菌液的效应不足以说明环境中磺胺类抗生素的突变风险,研究磺胺类抗生素对耐药基因传播的影响时应混合耐磺胺大肠杆菌和磺胺敏感大肠杆菌作为受试菌,实验证明环境中低浓度的SCP对抗性基因的产生的促进风险较大.     

部分含J-型剂量-效应关系二元混合物的毒性效应(Toxicities of Binary Mixtures Including at Least One Component with J-Shaped Dose-Response Curve)

低剂量刺激高剂量抑制的Hormesis效应常常呈现J-型剂量-效应关系,如何评价Hormesis污染物及其混合物的毒性目前尚未解决.选择微板毒性分析法(Microplate Toxicity Analysis,MTA)获得的具有J-型剂量-效应关系的丙酮、乙腈及S-型剂量效应关系的二甲亚砜为混合物组分,以直接均分射线法构建丙酮-二甲亚砜(J-S型)、乙腈-二甲亚砜(J-S型)和丙酮-乙腈(J-J型)3个二元混合物体系,利用不同效应浓度水平下以浓度加和为参考模型的多个等效线图分析污染物的毒性变化规律.结果表明,所有二元混合物仍然具有J-型浓度-效应关系特征,除丙酮-乙腈二元混合体系在1个效应浓度水平下可能呈现协同特征外,其余二元混合物在不同效应浓度水平均表现为拮抗特征.     

氟苯尼考对海洋沉积物微生物活动的影响

通过室内模拟实验研究了氟苯尼考对海洋沉积物中细菌数量、呼吸作用、纤维分解作用的影响,并对不同来源沉积物中异养细菌的抗药性进行了分析.结果表明,培养前期 (7 d) ,较低浓度(10 mg/kg和100 mg/kg)的氟苯尼考刺激了沉积物中细菌的生长;高浓度 (500 mg/kg) 的氟苯尼考一直表现为对细菌生长的抑制作用,最大抑制率为22%.氟苯尼考对沉积物中纤维分解作用的影响明显,作用初期即产生抑制作用,且随着氟苯尼考浓度的增加影响越显著,其中高浓度(500 mg/kg)氟苯尼考对纤维分解作用的最大抑制率达91%.培养5 h后,氟苯尼考对沉积物呼吸有刺激作用;从24 h开始,则表现为对呼吸的抑制作用,且抑制作用随药物浓度增加而加强.实验最后阶段,不同浓度(10 mg/kg、100 mg/kg和500 mg/kg)的氟苯尼考对呼吸作用的抑制率分别为22%、32%和43%.另外,使用过抗生素的养殖区海洋沉积物中异养细菌产生了对氟苯尼考的抗药性,而且使用过氟苯尼考的区域沉积物中细菌的抗药性明显强于使用过其它抗生素的区域.图3表2参18     

抗生素和纳米银对大肠杆菌的联合毒性和抗性突变诱导效应

抗生素和纳米银因在各自领域的大量应用而不可避免地进入环境中，对生态环境尤其是微生物群体构成联合暴露的风险，但是二者对细菌生长和耐药性的联合作用，目前受到的关注较少.本研究测定了两种抗生素（四环素和氯霉素）以及纳米银（10—15 nm）对大肠杆菌的联合毒性及对细菌抗性突变的诱导作用，并对相关机制进行了初步探讨.结果表明，抗生素和纳米银对细菌的联合毒性呈现协同效应，但是二者联合作用下细菌对利福平的抗性突变频率显著降低. DNA测序和分子对接结果表明，编码利福平靶标蛋白的rpoB基因发生点突变，导致突变后的靶蛋白与利福平的结合能降低.同时，qPCR结果表明抗生素和纳米银联合作用时，细菌胞内rpoS、dinB和mutS等基因表达显著上调，可能是抗性突变频率在联合作用下降低的主要原因.本研究揭示了抗生素和纳米银联合作用对细菌抗性突变的影响，有利于全面认识二者联合暴露的环境和健康风险.     

Deflective effect and the effect of prey detectability on anti-predator function of eyespots

Eyespots (patterns of roughly concentric rings) are often thought to have an anti-predator function. Previous experiments have lent support for the intimidation hypothesis by demonstrating a deterring effect of eyespots, but so far there is little evidence for the deflective effect (direction of attacks toward less vital body parts). We studied predators’ responses towards large and small eyespots and towards prey with no, one, or a pair of eyespots and if this response is influenced by whether or not prey blend into background. In two experiments, we used artificial, triangular prey items and blue tits (Cyanistes caeruleus) as predators. In experiment 1, we found evidence for the deflective effect of small but not large eyespots, independent of whether the prey was presented on a concealing or exposing background. In experiment 2, we found that predators avoided the prey with a pair of small eyespots more than the prey without eyespots, but interestingly, we only found this deterring effect on the concealing background. There was no difference in attacks between the prey with one large and two small or one large and no eyespots. We conclude that deflective function may select for eyespots, and background may influence the deterring function of eyespots.     

The effect of biodiversity on the hantavirus epizootic

We analyze a mathematical model of the epizootic of Hantavirus in mice populations, including the effect of species that compete with the host. We show that the existence of the second species has an important consequence for the prevalence of the infectious agent in the host. When the two mice species survive in the ecosystem, the competitive pressure of the second species may lead to reduction or complete elimination of the prevalence of infection. The transition between the disappearance of the infection and its presence occurs at a critical value of the competitor's population, resembling a second-order phase transition in a statistical system. The results provide a rigorous framework for the study of the impact of biodiversity in the propagation of infectious diseases, and further lends itself to future experimental verification.     

除草剂对土壤氮素循环的影响

土壤微生物参与土壤氮素循环的生物学与生物化学过程,对氮素形态转化与去向产生很大影响。在现代农作物生产上农田普遍施用除草剂,除草剂进入土壤生态环境中影响土壤微生物种群数量、活性和土壤氮素循环过程,在一定程度上改变氮素各去向的比例。因此,除草剂的施用对植物氮素吸收利用和土壤氮的环境释放具有一定效应。文章综述了除草剂对生物固氮、土壤氮矿化与转化、氨挥发、硝化反硝化、温室气体N2O排放、植物的氮吸收利用、土壤氮损失等方面的影响,并提出了今后进一步研究的方向,为减少氮素损失和温室气体排放以及除草剂使用的安全性评价提供参考。     

三氯生对水生生物的毒性效应研究进展

三氯生(TCS)作为一种广谱抗菌剂,在个人护理品中的广泛应用,将使其不可避免地释放到水环境中.随着在河流、湖泊、河口系统等水环境以及水生生物体内检测到TCS,TCS对于水生生物的生态毒理效应引起了学者们的广泛关注.本文概述了TCS在水环境及水生生物体内的赋存状况,归纳总结了TCS对水生生物的急性毒性、亚急性毒性、酶及基因毒性、内分泌干扰性及其降解产物毒性,最后展望了TCS对水生生物的生态毒理效应这一研究领域的发展方向.     

生石灰对福寿螺的毒性效应研究

通过室内毒性试验,探索了生石灰对不同大小福寿螺的毒性效应。试验中将福寿螺按照壳高（H）分为小螺（5 mm≤H〈15 mm）、中螺（15 mm≤H〈25 mm）、大螺（25 mm≤H〈35 mm）和超大螺（35 mm≤H〈45 mm）,结果表明：（1）生石灰的控螺效应显著,尤其是对中小福寿螺具很强的抑制和杀灭作用;生石灰处理6 d,除了最低质量浓度0.05 g.L-1处理造成35%死亡率,其他处理死亡率均在70%以上,其中0.20、0.50、1.00和2.00 g.L-1处理中超过90%的福寿螺死亡。（2）生石灰对不同大小福寿螺的半抑制质量浓度（24 h）大小顺序为超大螺〉中螺、大螺〉小螺,半致死质量浓度（24 h）大小顺序为超大螺〉大螺〉中螺〉小螺;（3）生石灰对福寿螺的毒性以抑制效应为主,生石灰对福寿螺的平均半抑制质量浓度为0.06～0.22 g.L-1,低于平均半致死质量浓度0.11～1.09 g.L-1;（4）0.50 g.L-1和2.00 g.L-1质量浓度的石灰处理12 h后,福寿螺鰓组织SOD酶活性呈极显著下降,分别为对照的33%和38%。研究表明,生石灰可用于防治入侵生物福寿螺,在实践中可部分替代杀螺剂的使用。     

Environmental effect on the reoccurrence of Alternaria alternata on Trianthema portulacastrum

Trianthema portulacastrum is a noxious weed which spreads rapidly in the field. Pathogen Alternaria alternata was observed on this host for three years continuously i.e. 1997 to 1999. The incidence of the pathogen depended on rainfall and temperature.     

碳酸盐岩山地土壤施用有机肥的溶蚀作用探讨

选择碳酸盐岩山地常见耕植、未耕植土层,通过概化制作为系列模拟柱试验土层,按当地正常施肥方法,向土层定量施入有机肥并浇灌及控制其它相关条件变化,再定期观测预埋土层不同深度碳酸岩石片的溶蚀量和土层其它指标的变化,作了施用有机肥的土中碳酸岩石溶蚀变化研究。结果揭示,在未耕植红黏土表层施用有机肥,大大减弱了土中碳酸岩石的溶蚀作用,且减弱程度随土深加大而降低。但对其下伏碱性岩粉层而言,施肥又引起了溶蚀量的微小增加变化;另在耕植土表层施用有机肥,对其土中碳酸岩石的溶蚀作用改变不大,且无论施肥与否溶蚀作用随土深加大又略显增大变化。而其下部红黏土中碳酸岩石的溶蚀量要远大于耕植土中的溶蚀量,并受施肥的影响较小。表明,农业施肥对未耕植土土中包被、包裹的碳酸岩石溶蚀影响较大,对下伏碱性岩粉层的层中、层下碳酸岩石的溶蚀影响较小。同时,施肥对耕植土土中、土下碳酸岩石的溶蚀影响不大。人类可采取禁令开垦较薄土层措施,来有效规避耕作施肥对土中碳酸岩石溶蚀作用的抑制,减少反石漠化的不利因素。此将为丰富碳酸盐岩山地成土演化理论和石漠化灾害的防治提供依据。     

Modeling the effect of photosynthetic vegetation properties on the NDVI--LAI relationship

Developing a relationship between the normalized difference vegetation index (NDVI) and the leaf area index (LAI) is essential to describe the pattern of spatial or temporal variation in LAI that controls carbon, water, and energy exchange in many ecosystem process models. Photosynthetic vegetation (PV) properties can affect the estimation of LAI, but no models integrate the effects of multiple species. We developed four alternative NDVI-LAI models, three of which integrate PV effects: no PV effects, leaf-level effects, canopy-level effects, and effects at both levels. The models were fit to data across the natural range of variation in NDVI for a widespread High Arctic ecosystem. The weight of evidence supported the canopy-level model (Akaike weight, wr = 0.98), which includes species-specific canopy coefficients that primarily scale fractional PV cover to LAI by accounting for the area of unexposed PV. Modeling the canopy-level effects improved prediction of LAI (R2 = 0.82) over the model with no PV effect (R2 = 0.71) across the natural range of variation in NDVI but did not affect the site-level estimate of LAI. Satellite-based methods to estimate species composition, a variable in the model, will need to be developed. We expect that including the effects of PV properties in NDVI-LAI models will improve prediction of LAI where species composition varies across space or changes over time.     

有机磷农药乐果对萼花臂尾轮虫生殖的影响

乐果是一种农业生产上广泛使用的有机磷农药,在对病虫害防治的同时也会对非靶生物带来一定的生态环境效应,轮虫是淡水生态系统中连接食物链的初级生产者与高级消费者的重要环节,考察乐果对轮虫的作用对于研究有机磷农药对水生生态系统的影响有着十分重要的意义。以常见淡水种萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)为受试生物,考察了亚致死剂量乐果对淡水种萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)生殖的影响,主要考察的实验指标有:轮虫总产卵量、总产后代量以及生活史各时期历时。结果表明乐果对轮虫的性成熟和生殖都有显著的影响。一方面,在任意的虫龄段1.0、1.4和1.8 mg·L-13个质量浓度乐果都显著地抑制了轮虫的生殖输出,总产卵量和总后代量有了明显地下降,3个质量浓度组轮虫总产卵量依次为(10.33±0.14)、(9.48±0.27)和(8.71±0.31)个,仅为对照组的78.69%、72.23%和66.34%,而总后代量依次为(7.64±0.12)、(6.85±0.25)和(5.69±0.13)个,仅为对照组的75.61%,67.83%和56.31%;另一方面乐果扰乱了轮虫正常的生活史周期,性成熟时间被推迟,1.0、1.4和1.8 mg·L-13个质量浓度组轮虫的幼年期依次为(24.28±1.17)、(30.31±0.32)和(28.50±0.40)h,占整个生活史的时间分配比例由16.99%(对照值)延长至21.23%、26.44%和27.16%,分别比对照组增加了13.78%、42.03%和33.55%。但轮虫的生殖期历时被缩短,3个质量浓度组轮虫的生殖期历时依次为(69.77±3.78)、(63.98±2.99)和(58.22±0.83)h,分别为对照组值的89.71%、82.27%和74.86%,占整个生活史的时间分配比例依次下降了1.02%、6.14%和6.45%。但低质量浓度的乐果(0.2和0.6 mg·L-1)对轮虫却有一定的刺激作用。0.2和0.6 mg·L-12个质量浓度组轮虫总产卵量分别比对照组提高了38.90%和22.99%,所产的后代总数分别比对照组提高了36.62%和34.22%,2个质量浓度的乐果显著地缩短了轮虫的幼年期(P<0.01)而延长了轮虫的生殖期历时(P<0.01)。本研究结果表明有机磷农药乐果对轮虫有一定的生殖干扰作用,影响个体发育与性成熟时间、产卵量和产后代量。     

A note on the effect of tax brackets on non-renewable resource extraction

Tax brackets are a common feature of non-renewable resource taxes. Although the introduction of brackets would seem to be an innocuous way of approximating a non-linear tax system, the dynamic effects are surprising. This paper shows that the presence of tax brackets in both a severance tax system and a profits tax system can induce the extractive firm to depart from the well-known monotonically declining extraction profile and to choose instead a profile which has constant extraction rates over some interval of time.