铅对河南华溪蟹卵巢抗氧化酶活力和脂质过氧化水平的影响

采用亚急性毒性实验方法,研究了铅(Pb2+)对河南华溪蟹(Sinopotamon henanense)卵巢组织抗氧化酶活性与脂质过氧化产物的影响.实验设置了5个Pb2+浓度组(3.675、7.35、14.70、29.40和58.80mg·L-1)和1个空白对照组,在3个染毒时间(5、10和15d)下对超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活力和丙二醛(MDA)含量进行了测定.结果显示,在不同浓度和不同暴露时间下,铅对河南华溪蟹卵巢SOD、CAT、GPx活力及MDA含量均有明显的影响.SOD、CAT活力表现为低浓度诱导激活,高浓度抑制,即先升后降的变化规律,GPx活力在5d和10d时表现出先升后降的趋势,在15d时活力不断下降,且SOD在10d、14.70mg·L-1Pb2+浓度组,CAT在5d、7.35mg·L-1Pb2+浓度组,GPx在10d、3.675mg·L-1Pb2+浓度组分别升至峰值,而卵巢MDA含量随染毒时间的延长和染毒浓度的升高逐渐增多,且在15d、58.80mg·L-1Pb2+浓度组中较对照组差异极显著。结果表明,Pb2+暴露对河南华溪蟹卵巢产生了明显的氧化胁迫作用,且抗氧化酶和脂质过氧化物水平可以作为重金属对水生生物毒理学研究的生物标志物.     

钙信号对镉诱导河南华溪蟹细胞凋亡的调控

以河南华溪蟹(Sinopptamon henanense)为研究材料,采用生理生化和酶学组织化学等方法,通过不同时间(12、24、48、72和96 h)不同镉浓度(0、14.5、29、58 mg·L-1)处理,首先研究了镉对肝胰腺细胞内钙调素(CaM)含量、钙ATP酶(Ca2+-ATPase)活性和细胞凋亡的影响;然后用Ca2+抑制剂EGTA和LaCl3预处理河南华溪蟹后再进行镉处理,以分析Ca2+信号对镉诱导肝胰腺细胞凋亡的影响.结果显示,镉处理引起肝胰腺细胞CaM含量和Ca2+-ATPase活性显著升高,并且Caspase-3和Caspase-9被激活.用Ca2+抑制剂EGTA和LaCl3预处理华溪蟹4 h后,再用镉处理48 h,镉诱导的肝胰腺细胞Caspase-3和Caspase-9活性上升都被阻断.结果表明:镉处理引起河南华溪蟹肝胰腺细胞Ca2+浓度发生变化,并通过CaM等信号分子调控Caspase-3/9活性,进而引发细胞凋亡.     

镉锌在河南华溪蟹鳃中的吸收途径及亚细胞分布研究

采用火焰原子分光光度法检测了河南华溪蟹(Sinopotamon henanense)鳃中重金属镉、锌的含量,进而探讨了镉、锌两种金属在河南华溪蟹鳃组织中的吸收途径及亚细胞分布情况.实验首先运用Ca2+通道抑制剂三氯化镧(La Cl3)和巯基抑制剂N-乙烷基顺丁烯二酰亚胺(NEM)对河南华溪蟹预处理4 h,然后再用不同浓度镉(50、100、500μg·L-1)、锌(100、1000μg·L-1)分别处理7 d.实验结果显示,La Cl3仅抑制了鳃组织中镉的吸收,而NEM抑制了鳃组织中镉、锌的吸收.在亚细胞组分中,La Cl3降低了镉在细胞碎片和细胞器中的分布,NEM减少了镉在热稳定蛋白及锌在热变性蛋白部分的分布;两种抑制剂均增加了锌在金属富含颗粒部分的分布.实验结果表明,在河南华溪蟹鳃组织的不同亚细胞组分中,镉、锌两种重金属的分布具有差异,推测La Cl3和NEM均可调控镉的吸收,而NEM只调控锌的吸收.     

锌对镉在河南华溪蟹鳃组织亚细胞中富集的影响

为了研究锌对镉在河南华溪蟹(Sinopotamon henanense)鳃中富集的影响,本文选择不同浓度镉锌联合处理14 d和28 d后,采用亚细胞分离法将鳃组织分为热稳定蛋白(HSP)、富含金属颗粒(MRG)、生物活性部分(BAM)和细胞碎片部分(CD),其中,热稳定蛋白(HSP)和富含金属颗粒(MRG)组成生物解毒部分(BDM),利用火焰原子吸收分光光度法(AAS)测定各个亚细胞组分中镉的含量.结果显示,BDM是镉富集的重要场所,镉在其中所占比例达到50%.其中,BDM包括热稳定蛋白(HSP)和富含金属颗粒组分(MRG).随着镉处理浓度的增加,锌对镉在HSP和MRG中的蓄积表现为先促后抑的作用.在BAM中,加锌促进镉的蓄积,且相较于高浓度锌(1000μg·L-1),低浓度锌(100μg·L-1)的促进作用更为显著.研究表明,锌对镉在河南华溪蟹鳃中的富集及分布有一定影响.     

镉诱导华溪蟹不同组织金属硫蛋白表达及镉蓄积的研究

为了系统研究镉诱导华溪蟹不同组织(肝胰腺,腮)金属硫蛋白(MT)表达及镉蓄积状况,并探讨二者之间的关系,采用体外镉暴露法处理华溪蟹,用镉-血红蛋白饱和法和火焰原子吸收分光光度法(AAS)分别测定华溪蟹肝胰腺及腮中镉蓄积及MT表达含量.结果显示,暴露期间动物死亡率低于9.2%.体重未见显著变化.不同浓度镉暴露下.华溪蟹体内镉蓄积及金属硫蛋白表达具有明显组织差异,且呈现一定的时间-效应与剂量-效应关系.鳃中镉蓄积量高于肝胰腺且最高达到(15.41 ±3.21)μg·g-1;而肝胰腺中MT表达量高于鳃,最高达到(97.18±11.83)μg·g-1.通过鳃及肝胰腺中MT的镉结合率计算,显示肝胰腺中的镉可完全被MT结合,而鳃中镉蓄积量远远大于MT结合能力.     

急性与亚慢性镉胁迫对河南华溪蟹消化系统亚细胞结构的影响

本实验运用透射电镜技术,观察了河南华溪蟹(Sinopotamon henanense)分别在镉29.0 mg·L-1急性染毒4 d和2.90 mg·L-1亚慢性染毒21 d后消化系统4种器官(食道、中肠、后肠和肝胰腺)亚显微结构的变化和损伤情况.结果显示:急性和亚慢性染毒均可导致各组织中细胞核变形、染色质浓缩边集、核固缩、核碎裂,线粒体空泡化、嵴缩短、融解甚至消失,但前者对各组织亚细胞的损伤更为严重;肝胰腺和中肠组织的病理变化较食道和后肠组织中的明显,镉胁迫后均可观察到上皮细胞内粗面内质网扩张变形、核糖体脱落,高尔基体形态结构异常,微绒毛排列紊乱、部分融解、断裂,出现大量的自噬溶酶体;食道和后肠的肌纤维水肿、肌原纤维排列疏松.急性与亚慢性镉处理均会对河南华溪蟹的消化系统产生毒害,造成各组织器官中细胞结构的严重损伤,且急性高浓度的镉暴露对机体造成的毒性影响较为严重.这些损伤会影响消化酶的合成和分泌等生理功能,导致机体失去正常的消化能力.     

镉致背角无齿蚌消化腺组织损伤及调节消化腺和斧足的抗氧化酶活性

采用酶学和组织学方法,研究了镉(Cd)对背角无齿蚌(Anodonta woodiana)消化腺和斧足组织中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性和组织形态结构的影响.Cd浓度设置为4.22、8.43、16.86、33.72和67.45 mg·L-1,处理时间为24 h、48 h、72 h和96 h.结果显示,与对照组相比,同一时间随着Cd浓度的增加,消化腺中SOD和CAT活性,在24 h呈现升高的趋势;96 h消化腺中SOD活性逐渐升高,差异极显著(p0.01);48 h和72 h呈现先升后降的趋势.斧足中SOD和CAT在72 h和96 h时活性升高明显,差异显著或极显著(p0.01,p0.05).Cd浓度67.45 mg·L-1处理24 h,消化腺组织细胞结构变化不明显;在48 h以后,消化管间结缔组织松散,腺体结构损伤严重,上皮细胞形态结构异常,细胞界限模糊,甚至消失;细胞膜肿胀、变形;有的细胞核碎裂、明显肿胀甚至消失,上皮细胞部分与基膜分离、脱落;斧足组织未出现显著变化和损伤.研究表明,消化腺在酶活性和组织结构上对镉的反应较快且更具规律性,而且具有明显的时间和剂量效应关系.但是,斧足对镉的胁迫反应与消化腺相比较为迟缓,说明组织之间对重金属的敏感性具有差异性.     

镉致黑斑蛙肝脏中ROS生成及其蛋白质氧化损伤作用

在实验条件下,将健康性成熟黑斑蛙(Rana nigromaculata)暴露于0.005、0.010、0.050和0.100mg·L-1浓度的镉溶液中30d,采用2,4二硝基苯肼比色法测定肝组织蛋白质羰基含量,KCl-SDS沉淀法测定DNA-蛋白质交联含量,并测定了肝组织中活性氧自由基(ROS)的水平,以探讨镉对黑斑蛙肝组织蛋白质的氧化损伤作用及其作用机制.结果表明,随染镉浓度的增加,黑斑蛙肝线粒体中的ROS水平明显升高,各染毒组与对照组相比有显著性差异;肝蛋白质羰基(PCO)含量和DNA-蛋白质交联(DPC)也随镉暴露浓度的增加而升高,且均呈明显的浓度-效应关系,但这种升高仅在镉浓度为0.05、0.10mg.L-1时才具有显著意义.结果还显示,低浓度镉的长期暴露可引起黑斑蛙肝蛋白质氧化损伤和DNA损伤,诱导产生大量自由基可能是导致蛋白质和DNA产生损伤的主要机制之一.     

细胞分裂素类物质对镉胁迫下玉米幼苗生长和抗氧化酶活性及脯氨酸含量的影响

采用水培试验,研究了镉胁迫下喷施细胞分裂素类物质6-苄氨基嘌呤(6-BA)和激动素(KT)对玉米幼苗生长、叶片叶绿素含量、脯氨酸含量、植株镉含量和活性氧清除酶活性的影响.结果表明,与单纯镉胁迫相比,喷施6-BA和KT提高了玉米幼苗的生物量、根和地上部镉含量、叶绿素和脯氨酸含量,降低了叶片丙二醛(MDA)含量,促进了叶片过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的升高,但对超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响不明显.说明细胞分裂素类物质6-BA和KT可缓解镉胁迫对玉米幼苗的伤害,其机制可能与细胞分裂素物质能维持叶绿素稳定、刺激细胞内H2O2清除酶类活性及促进脯氨酸积累有关.当6-BA浓度在0～20mg·L-1之间时,其对玉米幼苗镉胁迫的缓解效应随喷施浓度的提高而增强,而KT的最适喷施浓度为70mg·L-1.     

壳寡糖缓解小麦镉毒害的某些生理特性研究

利用不同浓度壳寡糖溶液对小麦种子浸种,种子萌发后,对小麦幼苗进行Cd胁迫,研究了不同浓度的壳寡糖对小麦幼苗生长、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶活性的影响。结果表明:不同浓度壳寡糖浸种,对镉胁迫下小麦幼苗生长有促进作用,幼苗高度、根长、生物量均有增加;幼苗叶片中叶绿素含量增高;SOD、POD和CAT活性增加。随着镉胁迫时间的延长,SOD和CAT活性降低,但降低幅度小于对照;POD活性却表现增加,增加的幅度大于对照。壳寡糖不同浓度之间比较,低浓度壳寡糖对镉毒害的缓解效果优于高浓度。说明壳寡糖预处理对镉胁迫有缓解作用。     

低浓度锌及其EDTA配合物长期暴露对鲫鱼肝脏锌富集及抗氧化系统的影响

选择幼龄鲫鱼为材料 ,研究锌(Zn²⁺)及其配合物(Zn-EDTA)低浓度长期暴露(40d)对鲫鱼(Carassius auratus)肝脏锌富集和抗氧化防御系统的影响 .结果表明 ,鲫鱼肝脏中锌的积累量随锌暴露浓度的升高而增加,且Zn²⁺处理明显高于Zn EDTA处理 .2种形态锌对鲫鱼肝脏超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化氢酶 (CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶 (GPx)均表现出抑制作用 ,其中Zn²⁺暴露浓度与酶活性之间存在良好的剂量效应关系;Zn²⁺在低浓度时对谷胱甘肽转硫酶(GST)有诱导作用 ,高浓度时为抑制作用 .Zn EDTA对GST活性始终产生抑制作用 .CAT与GPx对锌暴露比GST和SOD更为敏感 ,适合作为水环境锌污染的早期监测指标 .     

急性镉染毒对河南华溪蟹精子质量的影响

采用急性毒性实验方法,研究了镉(Cd2+)对河南华溪蟹(Sinopatamon henanense)精子质量的影响.实验设置了5个Cd2+浓度组(7.25、14.5、29、58和116 mg·L-1)和1个空白对照组,在2个染毒时间(5d和7d)采用特异性的荧光染料和流式细胞术(FCM)对精子成活率、膜完整性、顶体完整性及染色质结构进行了测定.结果显示,随着Cd2+浓度的增加和染毒时间的延长,精子的成活率下降,质膜和顶体缺失率上升,异染色质所占比率上升.在Cd2+浓度为58、116 mg·L-1条件下暴露5d后,精子成活率显著降低(p ＜0.05);Cd2+浓度为116 mg·L-1时,精子质膜完整性和染色质结构均有明显的损伤;而顶体状态在Cd2+浓度为29 mg·L-1时就呈现显著的损伤(p＜0.01).在Cd2+浓度为29、58、116mg·L-1条件下染毒7d后,精子成活率、质膜完整性和顶体完整性降低;在所有的染毒组,DNA结构受到了显著的破坏.结果表明,Cd2+暴露对华溪蟹精子质量有明显的影响.     

外源8''-炔基脱落酸强化东南景天吸收重金属的研究

为探究脱落酸类似物8''-炔基脱落酸[8''-（C₂H）ABA]强化东南景天富集重金属的效应,通过水培的方法研究了外源8''-（C₂H）ABA分别对Cd（20 mg·L^-1）、Zn（160 mg·L^-1）单一胁迫下东南景天Cd/Zn积累和生理特性的影响,以及初步探讨了8''-（C₂H）ABA在植物重金属胁迫响应中的作用.实验结果表明：与天然ABA相比,外源8''-（C₂H）ABA能达到与ABA类似的作用效果,且对Cd胁迫下东南景天促进效果好于Zn;在Cd胁迫下,与对照相比,外源8''-（C₂H）ABA能显著增加东南景天根、叶中的Cd含量（44.2%、27.5%）,以及光合色素（10.7%）和叶中过氧化物酶（SOD）活性（52.9%）、超氧化物歧化酶（POD）（24.7%）和过氧化氢酶（CAT）活性（27.9%）抗氧化酶活性,使可溶性糖（SS）（13%）和游离脯氨酸（Pro）（37.4%）含量增加,而叶中丙二醛（MDA）（40%）含量明显降低.上述结果表明,一定浓度的8''-（C₂H）ABA可以提高东南景天抗氧化酶活性来增强其对重金属Cd的抗性及吸收和转运能力,在强化东南景天修复重金属污染方面具有应用潜力.     

一种改性微生物吸附剂的制备及其对镉离子的吸附特性

改性生物吸附剂具有更好的重金属离子去除能力,成为近年来研究热点.本研究通过向菌株拉乌尔菌Raoultella sp. X13生长培养基中添加特定盐获得改性吸附剂,并研究了其镉离子（Cd²⁺）吸附特性.研究结果表明,相比原始菌体X13,经KCl、K₂SO₄、KH₂PO₄、（NH₄）₂SO₄和NH₄Cl改进的生长培养基制备的吸附剂提高了对Cd²⁺吸附效果.其中,NH₄Cl改性的拉乌尔菌Raoultella sp. X13（命名为R5-1）对Cd²⁺吸附能力显著增加,达66.40 mg·g^-1,增加了47.30%.这一显著变化主要依赖于生长代谢引起的细胞表面结构变化.Cd²⁺吸附特性研究结果表明生物吸附过程受溶液pH、初始金属浓度和接触时间的影响.Langmuir等温线模型和伪二级动力学模型更加符合吸附剂R5-l对Cd²⁺的吸附数据. FTIR分析表明R5-l表面存在多种功能位点并可能参与金属离子的结合,例如—OH,—CH₂,N—H, —COO,磷酸盐或硫酸盐等官能团.模拟实验结果表明吸附剂R5-l可以有效修复废水中多种金属离子.因此,本研究获得的改性吸附剂R5-l可以作为重金属Cd²⁺的潜在微生物修复剂,并为高效,简便,环保地制备改性吸附剂提供一定的参考.     

含vgb基因的重组毕赤酵母菌对重金属离子的吸附解吸特征

酵母因为其比表面积大、密度高被广泛用于水体中重金属的吸附.本文研究比较野生毕赤酵母KM71及含有vgb基因的重组毕赤酵母KM71对重金属Ni²⁺、Cd²⁺和Pb²⁺的吸附解吸特性,并研究混合金属离子对酵母菌吸附性能的影响.不同金属离子均在2 h达到吸附解吸平衡,酵母菌对不同种类金属离子的吸附具有选择性,温度和pH变化对毕赤酵母吸附重金属影响较小.重组毕赤酵母菌对重金属的抗性更强.通过对环境因素及复合剂的优化,得到对重金属镉、镍、铅具有高效吸附性能的重组酵母菌,重组酵母菌对单元素溶液中Ni²⁺、Cd²⁺和Pb²⁺的吸附量分别为10.56、17.68和20.14 mg·g^-1,对三元金属混合溶液中的Ni²⁺、Cd²⁺和Pb²⁺的吸附量分别为8.28、9.89和19.99 mg·g^-1.通过条件优化重组毕赤酵母对Ni²⁺、Cd²⁺和 Pb²⁺的吸附率分别提高了15.14%、21.04%、18.47%,吸附量分别提高了11.26、13.43、22.90 mg·g^-1.本试验为促进酵母菌在处理重金属污染废水中的广泛应用提供了科学依据.     

DH-Ⅰ型SMFC传感器产电信号对连续多次镉污染的响应研究

本研究考察了一种自主研发的新型沉积物微生物燃料电池传感器(命名为DH-I型SMFC传感器)产电信号对连续多次Cd~(2+)污染事件的响应特征.采用淹水土壤模拟湿地环境,将该传感器的阳极(不锈钢管)插入淹水土壤中,阴极(铂网)位于上覆水下方.分别向每个传感器阴极上方的上覆水中加入50 mL Cd~(2+)浓度为25、50、100、200 mg·L~(-1)的CdCl_2溶液,对照加入50 mL去离子水.每天早晚各加入一次Cd~(2+)污染,连续加入27 d,即每个传感器各加入53次相同浓度的CdCl_2溶液.结果表明,每次加入Cd~(2+)污染后,电压均迅速上升,在30 s内达到峰值后逐渐回落到稳定状态;并且电压增量(峰值电压与基线电压的差值)随着加入的Cd~(2+)浓度增加而升高;而相同Cd~(2+)浓度53次加入引起的电压增量具有较好的一致性.土壤产电细菌的代表类群地杆菌科(Geobacteraceae)和梭菌属(Clostridium)16S rRNA基因丰度均未随着Cd~(2+)浓度的增加而降低.针对土壤中不同形态Cd~(2+)浓度的检测结果表明,0～3 cm的表层土壤吸附了大量Cd~(2+),使得土壤中的产电细菌免受Cd~(2+)的抑制,从而该传感器产电信号能够在湿地环境中,原位在线监测多次Cd~(2+)污染.     

给水厂废弃铁铝泥对镉的吸附特征及影响因素

通过批量实验探讨了给水厂废弃铁铝泥(Ferric and Alum Water Treatment Residuals,FARs)对Cd2+的吸附特征及影响因素.实验结果表明,在最初的6 h内,FARs对Cd2+的吸附量已经达到其平衡吸附量的90%,吸附较符合伪二级动力学模型(R2=0.99),并且Langmuir(R2=0.99)和Freundlich(R2=0.90)方程均能较好地描述FARs对Cd2+的等温吸附过程,其Cd2+的饱和吸附量达35.39 mg·g-1.初始溶液p H由3.0增加到8.0时,FARs对Cd2+的吸附量缓慢增加,当p H升为9.0时,其对Cd2+去除率可达97%.FARs对Cd2+的吸附量随溶液体系离子强度的增加而减小.随着柠檬酸浓度的升高,FARs对Cd2+的吸附量显著降低,而水杨酸和酒石酸则微弱促进了对Cd2+的吸附.解吸实验证明,在p H为3.0时Cd2+的解吸率最高,但仅为11%左右.分级提取结果进一步表明,被吸附的Cd2+主要以酸溶态和残渣态存在.综合实验结果表明,FARs可以作为一种高效的吸附剂用于水体除镉.     

黑麦草对水体中镉-壬基酚复合污染的生理响应及修复

探讨了黑麦草对水体中镉-壬基酚(Cd-NP)复合污染的生理响应及修复作用.结果表明,单一Cd污染情况下,高浓度Cd~(2+)(10 mg·L~(-1))对黑麦草的生物量和叶绿素含量均有显著的抑制作用,植株过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)活性显著增大.单一NP污染情况下,黑麦草的生物量、叶绿素含量和MDA含量均无显著性变化;高浓度NP(5 mg·L~(-1))存在下,植株POD活性显著增大.当黑麦草受到复合污染胁迫时,高浓度NP的加入降低了Cd的抑制作用,使黑麦草的MDA含量有所回落,植株PPO活性有所下降.Cd~(2+)浓度为1 mg·L~(-1)时,黑麦草对Cd~(2+)有较好的去除效果,12 h的去除率达到了55.3%.吸收时间超过12 h,高浓度NP对黑麦草吸收Cd~(2+)有较显著的促进作用.NP浓度对植株地下部分Cd~(2+)吸收量有极显著影响,转移系数随着NP浓度增大而呈现上升趋势.NP浓度为5 mg·L~(-1)时,黑麦草对NP的吸收效果较好,24 h的吸收率为44.6%.低浓度Cd~(2+)的加入对黑麦草去除NP无显著性影响,而高浓度Cd~(2+)的加入对黑麦草吸收和降解NP均有极为显著的抑制作用.     

小麦秸杆对水中Pb（2＋）和Cd（2＋）的吸附特性

以农业废弃物小麦秸杆为吸附材料,探讨了小麦秸杆对Pb2＋、Cd2＋的吸附特性,重点研究了吸附时间、离子浓度、溶液pH值等对小麦秸杆吸附Pb2＋、Cd2＋的影响.结果表明,溶液pH值对吸附的影响大,在pH 2.0～6.0范围内,吸附量随溶液初始pH值的升高而升高.小麦秸杆吸附Pb2＋、Cd2＋的速度快,吸附动力学过程可以...     

伯克氏菌Y4对水稻幼苗镉损伤和镉吸收的影响

为探明伯克氏菌Y4(Burkholderia sp.Y4)对镉(Cd)胁迫下水稻幼苗的生长和Cd吸收积累的影响及其作用机制,以水稻低Cd积累品种湘早籼24(X24)和高Cd积累品种T优705(T705)为材料,通过水稻种子萌发和幼苗试验,利用非损伤微测技术和原子吸收等检测方法,研究外源施加伯克氏菌Y4对Cd胁迫下水稻生...