微囊藻毒素及其与其他环境污染物的联合毒性研究进展

微囊藻毒素(microcystins,MCs)是一种蓝藻代谢产物,在全球富营养淡水生态系统中广泛分布,高浓度的MCs不仅对水生生物造成负面影响,还会与水体中共存污染物发生相互作用,影响彼此在生物体内转化代谢和毒性效应.因此,开展MCs与多种环境污染物的复合污染对不同生物的毒性研究十分必要,其对水体复合污染风险评价和防控...     

微囊藻毒素在太湖白鲢体内的累积规律及其影响因素

太湖蓝藻水华及其次级代谢产物微囊藻毒素(MCs)的生物累积对生态系统和人体健康造成严重威胁,已成为最近环境科学研究的热点。本研究从太湖的不同区域(梅梁湖、西部沿岸区、南部沿岸区和湖心区)采集不同体重和体长的白鲢,利用固相萃取方法提取、高效液相色谱-质谱联用仪测定了白鲢不同器官中MCs的3种异构体MC-RR、MC-YR及MC-LR的含量,结合不同湖区的相关水质指标分析了MCs在白鲢体内的累积规律及其影响因素。研究结果表明:白鲢不同器官MCs的含量由高到低为:肠壁肾脏肝脏肌肉心脏,且肠壁累积的MCs显著高于肾脏、肝脏、肌肉和心脏。MC-RR含量是白鲢各器官累积MCs的异构体的主体,约占MCs的60%。梅梁湖鲢鱼的肌肉、肾脏和心脏中MCs均高于西部沿岸区、南部沿岸区和湖心区。生物指标(体重和体长)是影响白鲢肾脏内MCs和MC-RR含量以及肠壁内MCs含量重要因素。太湖水质指标总磷(TP)、藻细胞数量、湖泊营养指数及环节动物数量尤其是TP对白鲢肝脏累积MCs产生明显影响,TP、总氮(TN)、铵态氮(NH4-N)、内梅罗指数和环节动物数量尤其是NH4-N对肠壁累积MCs产生明显影响。     

太湖贡湖湾水体中微囊藻毒素的时空分布及健康风险评估

水环境中微囊藻毒素(MCs)的污染会对人体健康造成负面影响。现阶段MCs健康风险评估多是基于慢性暴露情景,在急性事件的评估中存在局限性。为了评估太湖贡湖湾水域MCs污染及其健康风险状况,采用酶联免疫法(ELISA)对贡湖湾11个监测点表层水中的MCs赋存状况进行1年的逐月监测,分析MCs的时空分布特征,并研究MCs的赋存与不同环境因子的关系。另外,结合MCs的急性毒性阈值,采用非致癌风险指数(HI)评价模型对其风险状况进行评价。在监测时段内,贡湖湾水体中的MCs浓度整体处于较低水平,总微囊藻毒素(TMC)的全年平均浓度为0.06μg·L-1,其中靠近西北岸的水体中MCs浓度相对较高;11月贡湖湾水体中MCs的赋存水平最高,TMC和胞外微囊藻毒素(EMC)的平均浓度分别达到0.10和0.07μg·L-1。贡湖湾水体中MCs浓度与氮磷比(N/P)之间具有显著的负相关性,表明N、P的含量变化会影响贡湖湾水体中MCs的赋存,而温度对贡湖湾水体中MCs浓度的影响并不显著。贡湖湾水体中MCs的HI风险指数范围为0.024～0.070,表明贡湖湾水体的MCs污染总体上处于极低或低风险水平,其中在11月风险指数相对较高;另外,靠近西北岸的S3、S4、S5点显现出了相对较高的风险等级。总体而言,贡湖湾水体中MCs的污染水平较低,引起人体健康风险的可能较小,然而,MCs的长期暴露是否会引起慢性健康风险尚未可知,仍需对MCs的污染加强监管。     

全氟和多氟烷基化合物异构体的分析方法、环境行为和生物效应研究进展

全氟和多氟烷基化合物(Per-and polyfluoroalkyl substances,PFASs)是一类人为源的有机污染物,普遍具有环境持久性、生物富集性和潜在毒性.环境中的PFASs存在直链和多种支链异构体,各种异构体的环境界面行为以及生物富集、代谢和毒性效应存在显著差异.只有从单个异构体的角度进行分析,才能准确评估PFASs潜在的生态和健康风险.本文对PFAS异构体的来源、命名和分析方法进行了介绍,总结了PFAS异构体在不同介质中的环境行为和生物效应研究的最新进展,有助于全面认识环境中PFASs的迁移转化规律及最终归趋.     

太湖鲫鱼和鲤鱼体内微囊藻毒素的累积及健康风险

为揭示微囊藻毒素(MCs)在湖泊的不同区域、杂食性鱼种的不同器官累积的规律,评价其潜在的健康风险,分别在太湖的梅梁湖、西部沿岸区、南部沿岸区和湖心区采集了鲤鱼和鲫鱼样本,利用固相萃取和高效液相色谱-质谱联用提取和测定样本中MCs的3种异构体MC-RR、MC-YR和MC-LR的含量.研究结果显示,鲫鱼与鲤鱼各器官累积MCs的程度不同,鲫鱼累积MCs含量的顺序为:肠壁肾脏心脏肝脏肌肉,而鲤鱼为:肠壁肾脏肌肉肝脏心脏.鲫鱼和鲤鱼肠壁中的MCs含量均高于其他器官.除鲤鱼肠壁中MC-LR所占MCs的比例超过50%以外,鲫鱼和鲤鱼其他各器官累积MCs均以MC-RR为主.对比鲤鱼和鲫鱼相同器官累积的MCs含量发现:鲤鱼肌肉累积MCs较高,为31.7±12.1 ng·g-1(干重);而鲫鱼肝脏、肾脏、肠壁和心脏所含MCs较高,分别为45.4±44.5、114.0±51.1、2042.9±4426.0、59.5±26.7 ng·g-1(干重).基于鲫鱼和鲤鱼肌肉累积的MCs估算的人体每日MCs摄入量已超过世界卫生组织(WTO)颁布的每日最大摄入量(0.04μg·kg-1·d-1),其中人体每日通过鲤鱼而摄入MCs的量较高,为0.0525μg MC-LR eq·kg-1·d-1,存在一定潜在健康风险.     

微囊藻毒素神经毒理学研究进展

微囊藻毒素(microcystins,MCs)是蓝藻产生的主要毒素,中毒人群或动物会表现出神经毒害症状,目前越来越多的研究关注其神经毒害及毒理.MCs 可能由有机阴离子转运肽(OATP)转运并穿过血脑屏障,在动物脑组织中分布与蓄积.MCs会严重影响神经发育,损害动物的神经系统功能.MCs可能通过影响脑组织中的解毒与抗氧...     

石油烃降解酶及其基因的结构、功能和表达调控

研究烃降解酶及其基因是进行石油微生物分子检测和工程菌构建的重要基础.本文对目前烃降解酶及其基因的结构、功能和调控机制的最新研究进展进行了总结.催化烷烃好氧降解的起始酶有几类加氧酶,膜整合甲烷单加氧酶、萘-1,2-双加氧酶和异丙苯双加氧酶的晶体结构已经被解析.烷基或芳基琥珀酸合酶催化烃厌氧代谢的主要起始反应,而Azoarcus sp.乙苯厌氧代谢起始反应由乙苯脱氢酶催化.在细菌中,烃代谢相关基因主要通过形成操纵子进行表达调控,基因转录受烃或类似物诱导,并受细胞全局调控.一些微生物由于存在多种烃代谢途径而可能具有复杂的基因调控机制.此外,生态学研究表明,环境中烃降解基因的诱导动态与实验室内纯培养分析不同.在分析石油降解工程菌构建有待解决问题的基础上,提出了烃代谢综合调控和环境中相关酶及基因诱导研究的重要性,并对未来烃降解酶及其基因在有毒物降解理论研究和生物修复上的应用进行了展望.     

基于分子生物学的不同环境因子影响水华藻类生长和产毒的研究进展

近年来,水体富营养化引起的有害水华暴发已经成为全球性的环境问题.PCR技术和高通量技术的发展及其在藻类研究领域中的应用,促进了藻类基因组学和转录组学的发展,丰富了藻类基因信息.从分子生物学角度研究有害藻华频发和藻毒素产生的机理成为国内外的研究热点.本文对近年来从分子生物学角度研究有害藻类产生的物理、化学及其他影响因素进行综述,总结不同环境因素对藻类生长和产毒影响的研究现状及进展,有助于从基因表达及调控角度研究藻华的形成及藻类的产毒机制,阐明其与环境因子的关系,具有显著的科学和实际意义.     

环境内分泌干扰物对鱼类性别分化的影响

鱼类性别分化是在性别决定机制的控制下,鱼类未分化的性腺向卵巢或精巢发育,并出现第2性征的过程,受自身内分泌系统的精确调控。环境内分泌干扰物能通过干扰内源激素的合成、释放、转运、代谢、结合和作用等过程影响鱼类的内分泌机能,从而对鱼类的性别分化产生影响。介绍了鱼类性别分化的模式和过程以及内分泌系统对鱼类性别分化的调控作用,综述了环境内分泌干扰物对鱼类性别比例、配子发生、性腺发育和第2性征的影响,从性类固醇激素的合成以及性别分化相关基因的表达两个方面探讨了环境内分泌干扰物影响鱼类性别分化的作用机制,并展望了该领域未来的研究方向。     

环境中抗生素及其生态毒性效应研究进展

近年来,越来越多的抗生素类药物用于在医疗、畜禽和水产养殖业。由于其机体代谢率低,大部分以原药或代谢物的形式经由尿液和粪便排出体外进入环境中,造成抗生素在水体和土壤等环境介质中的残留。这些残留的抗生素会导致潜在的环境风险,其中最严重的是会诱发和传播各类抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs),进而对人类健康产生威胁。本文介绍了环境中抗生素的来源,归趋和残留状况,并且对其所引起的生态毒性效应以及ARGs进行总结,最后指出了目前研究中存在的问题,并对未来研究进行了展望。     

化能自养细菌Calvin循环相关基因的组织和调节研究进展

Calvin循环是化能自养细菌同化CO2的主要途径.该循环大多数酶由cbb基因编码.除保守的内在基因排列次序外,不同化能自养细菌cbb基因簇在基因大小和操纵子结构上存在差异.兼性化能自养菌cbb操纵子比专性化能自养菌受到更严格的调控,其调控作用主要由位于cbb操纵子上游编码LysR家族转录激活蛋白的cbbR基因执行.最近的研究表明,另外一些蛋白因子也可能参与cbb基因调控.尽管操纵子调控元件接收到的代谢信号仍是未知的,但一般认为细胞的氧化还原状态起着关键作用.推测cbb操纵子的表达调控整合于一个调控网络中.图2参58     

抗生素抗性基因在环境中的来源、传播扩散及生态风险

近年来,由于抗生素的滥用首先诱导动物体内产生抗生素抗性基因(antib iotic resistance genes,ARGs),从而加速了抗性基因在环境中细菌间的传播扩散.目前,抗生素抗性基因作为一类新型环境污染物,在不同环境介质中的传播、扩散可能比抗生素本身的环境危害更大.本文针对抗生素抗性基因在地表水、地下水、医疗废水、城市污水处理厂、养殖场、土壤、沉积物以及大气环境中的来源、分布、传播情况以及国内外最新研究动态进行综述.分析了抗生素抗性基因在环境中的潜在传播途径及其可能影响因素,并指出光照,厌氧,高温处理可以有效遏制抗生素抗性基因在环境中的传播和扩散.揭示了抗生素抗性基因可能造成的生态风险,针对我国对该类污染物的研究现状,提出了今后的研究重点.     

环境污染物发育毒性机制研究的系统生物学方法进展

基因调控网络(gene regulatory network,GRN)是用于研究基因调控的一种新兴的系统生物学方法,尤其适合描述生物体早期发育的调控系统和机制。由于它能体现出调控过程的网络特性和动态关系,从整体的角度全面审视环境扰动所造成的真实影响,因此有望在内分泌干扰物等环境污染物的发育毒性机制研究中发挥重要作用,解决多年来一直困扰相关研究的种种难题。针对基因调控网络的结构、研究方法、应用成果和案例进行综述,并对将这一方法应用于污染物发育毒性机制研究的前景做出展望。     

双酚A促进粪肠球菌中信息素调控质粒pCF10介导的耐药基因接合转移

粪肠球菌是一种在自然水体中广泛存在的革兰氏阳性细菌。信息素调控质粒介导的接合转移是造成粪肠球菌耐药基因快速扩散的重要方式。双酚A是一种内分泌干扰物,因其在工业中大量应用造成其在水环境中的广泛分布。本文以信息素调控质粒中比较有代表性的pCF10质粒作为研究对象,研究了双酚A对粪肠球菌中耐药基因接合转移的影响,证实了双酚A可以促进pCF10质粒介导的耐药基因接合转移,且这一结果同双酚A作用浓度和作用时间相关。双酚A影响耐药基因的扩散,是通过促进编码正调控信息素的ccfA基因表达实现的。本文旨在深入理解双酚A影响抗生素抗性基因扩散的环境行为,为耐药基因控制及双酚A环境效应的评估提供理论支持。     

产甲烷菌的生态多样性及工业应用

产甲烷菌是一类重要的极端环境微生物,在地球生物化学碳素循环过程中起着关键作用.目前,根据产甲烷菌的系统发育和生理生化特性可将已培养的产甲烷菌分为5大目.产甲烷菌广泛分布在海底及淡水沉积物、水稻田、动物胃肠道、地热及地矿等环境中,生态学研究表明,产甲烷菌在不同的生态环境里具有不同的群落分布特点,并且受不同环境因子的影响而显示出不同的生理代谢功能.本文综述了国内外近年来产甲烷菌的分类及生态多样性研究进展.同时简述了产甲烷菌在厌氧生物处理和煤层气资源开发中的广阔应用前景.表1参38     

微生物群落对河流底泥中锑含量变化的响应

锑(Sb)矿的开采会造成周边水环境发生Sb污染,对周边生态环境和人体健康造成潜在风险。微生物是河流中Sb污染物生物地球化学循环的主要驱动力之一,通过氧化/还原过程调控Sb的价态转化过程,从而改变Sb的毒性和流动性。以贵州独山县Sb污染河流底泥为研究对象,利用地球化学参数分析、高通量测序和统计分析等方法,研究Sb污染河流底泥中Sb的浓度分布规律及其对河流底泥微生物群落的选择性影响。结果表明,随着与Sb冶炼厂排水口距离的增加,河流底泥中Sb浓度逐渐降低,这可能是微生物还原产生的Sb(III)在厌氧环境下易与铁锰化合物结合形成沉淀所导致的。基于随机森林分析发现,Sb是塑造河流底泥微生物群落结构的主要因素,河流底泥微生物多样性随Sb浓度的降低而呈现逐渐增加的变化趋势。通过LEfSe差异分析可知,Sb是河流底泥微生物群落结构组成演变的关键驱动因子,在不同Sb污染环境下富集了差异微生物。结合共现网络分析,发现栖泥沼杆菌属Paludibacter和糖发酵菌属Saccharofermentans是Sb污染河流底泥中的核心微生物,其相对丰度与Sb_tot、Sb(III)浓度呈显著正相...     

海拔梯度上的植物生长与生理生态特性

环境是植物生存和发展的条件,在各种不同的生境中聚生着特定的植物种类.全球气候变化迅速而显著地改变着高海拔地区的生态环境,这必将导致山地植物生理生态适应性、分布界限等发生变化,这些变化反过来又会对气候变化造成深远影响.因此,研究山地植物的生理生态特性,揭示其对全球气候变化的响应和适应性,具有重要的现实与科学意义.海拔梯度由于包含了温度、湿度、光照等诸多环境因子的剧烈变化而成为了研究植物对全球气候变化响应的理想区域.随着海拔升高,气温下降、大气压及CO2分压降低、光强增加等,植物的生态和生理特征将产生巨大的变化,可能影响到植物种类在海拔梯度上的分布、植物群落的结构组成.一些亟待回答的问题包括:全球气候变化将如何影响高山植物的生长环境?环境变化如何影响植物生理生态适应性?植物群落的分布、结构和组成将发生哪些变化?这些变化又将怎么样影响气候进一步变化?众多的研究报导了树木的生理生态特征、生长速率和生产力等对海拔的响应.本文在总结前人研究的基础上,系统地综述了海拔梯度上温度、水分、光照、土壤等环境因子的差异对高山植物的生长及生理生态特性的影响,以及植被分布的变化,旨在阐明植物对全球气候变化的行为与生理生态响应,以期为该领域的深入研究提供参考.     

多年生植物的芽休眠及调控机理研究进展

芽休眠是一种有益的生物学特性,能够使多年生植物避开不利的环境条件,使种群在不利环境条件下得以生存.综述了多年生植物芽休眠的机制及其调控的研究进展.芽休眠是一个受多个因素和多种基因综合调控的复杂生命现象,其形成和解除受到光照、温度、水分等外界环境因素的影响和调控.在这个过程中,植物体内的激素、糖类、多胺和Ca2+等信号分子以及抗氧化酶类和能量代谢酶类等发生一系列的变化与之相适应.这些变化是在相应的基因表达调控下实现的,这些基因涉及到光、温响应基因,水分响应基因,能量代谢基因,胁迫响应基因,激素相关基因,以及MADS-box转录因子等,它们构成一个复杂的调控网络,共同控制着芽休眠的形成与解除.结合研究课题提出今后芽休眠机制的研究方向以及在农业上的应用前景.图1参67     

基于psbA基因的噬藻体遗传多样性研究进展

噬藻体作为一类感染蓝藻的特异性病毒,广泛分布于不同水生态系统中。随着水体富营养化的加剧,蓝藻水华频繁爆发,具有潜在控藻能力的生物因子——噬藻体的研究备受关注。目前对于噬藻体的研究主要集中在其分离纯化及生物学特性等,因缺乏广泛通用的分子标记致使其遗传多样性研究受限。以编码光合作用反应中心D1蛋白的psb A基因为靶基因,综述了海洋、淡水环境中噬藻体psb A基因遗传多样性的最新研究进展,分析了噬藻体在不同自然环境中的分布及差异,同时也提出了噬藻体多样性研究中存在的一些问题。     

内分泌干扰物对胰腺发育的影响及其机制研究进展

内分泌干扰物(endocrine disrupting chemicals,EDCs)可以从不同来源释放到环境中,近年来动物实验研究表明,多种EDCs能够破坏生命早期胰腺发育,增加成年期患代谢疾病的风险,但其潜在机制尚不完全清楚。本文总结了近年来EDCs对不同动物模型胰腺发育的影响,主要包括胰岛β细胞结构损伤、胰岛β细胞功能障碍、胰岛尺寸降低、胰岛畸形、次级胰岛形成延迟以及胰腺长度缩短等,并从转录因子、氧化应激以及表观遗传修饰等方面对其作用机制进行综述,以期为EDCs健康风险评估提供参考。