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.     

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.     

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.     

镉对河南华溪蟹副性腺组织的氧化性损伤作用

为了探明慢性镉胁迫对河南华溪蟹(Sinopotamon henanense)副性腺的生殖毒性作用,实验设置了2个镉浓度组(0.725和1.45 mg·L-1)、1个对照组、3个处理时间(7、14和28 d),研究了镉在副性腺组织的积累,以及镉对副性腺组织细胞结构、抗氧化酶,如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性及脂质过氧化水平(MDA含量)、蛋白质羰基化(PCO含量)和DNA-蛋白质交联(DPC)的影响.结果显示,镉处理后在河南华溪蟹副性腺组织中的积累显著或极显著高于对照组,且随着时间的延长和镉浓度的增加,副性腺组织镉的积累逐渐增高;副性腺组织细胞结构发生了不同程度的改变,主要表现为上皮细胞与基膜分离甚至破裂导致细胞核丢失.镉浓度0.725和1.45 mg·L-1条件下处理28 d,基膜结构发生明显改变,上皮细胞和基膜之间出现较大空腔,上皮细胞细胞核变形.SOD和GPx活性先升后降,而CAT的活性则随着镉浓度的增加逐渐升高;PCO含量和DPC均随着时间的延长和浓度的增加而显著升高;MDA含量也呈明显的升高趋势,但在28 d有所下降.表明慢性镉胁迫对河南华溪蟹副性腺产生了明显的氧化损伤,可能会影响副性腺正常的生理功能.     

镉对河南华溪蟹肝胰腺线粒体的影响

运用透射电镜技术、电镜细胞化学技术、酶组织化学技术和JC-1荧光染色,观察不同浓度镉对河南华溪蟹(Sinopotamon henanense)肝胰腺线粒体的损伤.实验设对照组和5个染毒组:3.56、7 12、14.25、28.49和56.98 mg·L-1,处理时间为72 h.透射电镜观察显示,在低浓度组,线粒体轻度肿胀,部分线粒体外膜破裂,随染毒浓度的增加,线粒体水肿增加,嵴缩短甚至消失,直至线粒体破裂.酶组织化学检测显示,琥珀酸脱氢酶(succinic dehydrogenase,SDH)主要在细胞浆中表达,呈蓝紫色颗粒.SDH活性在3.56、7.12和14.25 mg·L-1浓度组中比对照组显著增加(p＜0.05),而在28.49和56.98 mg·L-1浓度组中没有明显变化.SDH的亚细胞定位结果与酶组织化学检测的结果一致.JC-1荧光强度在3.56、7.12和14.25 mg·L-1浓度组比对照组显著增加(p＜0.05).线粒体膜电位与SDH的活性有正相关性(r=0.736,p＜0.05).结果显示,镉引起线粒体结构损伤、功能障碍,并与镉浓度具有剂量-效应关系.线粒体是镉细胞毒性的重要靶位.     

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.     

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.     

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.     

镉诱导长江华溪蟹肝胰腺细胞凋亡研究

应用显微与亚显微技术和琼脂糖凝胶电泳方法,研究了不同浓度Cd2+(0、7.25、14.50、29.00、58.00和116.00mg·L-1)处理不同时间(24、48、72和96h)对长江华溪蟹(Sinopotamon yangtsekiense)肝胰腺细胞凋亡的影响.结果显示,29.00mg·L-1Cd2+处理48h,光镜下肝胰腺细胞凋亡主要表现为染色质不规则凝聚、固缩和边集;58.00mg·L-1Cd2+处理72h,细胞核碎裂,形成凋亡小体;116mg·L-1Cd2+处理96h,出现坏死细胞;电镜下48h和72h处理组肝胰腺细胞呈现典型的细胞凋亡特征,与光镜检测结果一致,具体表现为核边集、核膜折叠、核裂解形成凋亡小体.琼脂糖凝胶电泳图谱中48和72h处理组出现凋亡细胞所特有的DNA梯状条带,58.00mg·L-1Cd2+处理72h后条带尤为清晰.随着Cd2+浓度的增加和处理时间的延长,肝胰腺中凋亡细胞所占比例呈现先升后降的趋势,凋亡指数的变化表现出显著的剂量和时间效应关系.研究表明,镉能够诱导长江华溪蟹肝胰腺出现细胞凋亡.细胞凋亡的检测及凋亡指数的变化能够灵敏地反映出镉对水生动物的胁迫程度及毒性大小,可作为水生态环境镉污染的生物评估指标.     

镉对河南华溪蟹肝胰腺线粒体自由基代谢的影响

为了探明镉对线粒体自由基代谢的毒性机理,采用急性毒性实验方法,研究了不同浓度镉(Cd2+)对河南华溪蟹(Sinopotamon henanen肝胰腺组织线粒体抗超氧阴离子(O2.-)能力、抑制羟自由基(.OH)产生能力、过氧化氢(H2O2)和一氧化氮(NO)含量及一氧化氮合成(NOS)活力的影响.具体实验设置5个Cd2+浓度组(7.25、14.50、29.00、58.00和116.00mg.L-1),分别在24、48、72和96h时对自由基代的相关指标进行测定.结果显示,Cd2+对线粒体自由基代谢的影响表现出时间和浓度效应关系.随着Cd2+浓度的增加和处理时间的延长O2.-能力、抑制.OH产生能力逐渐降低,但H2O2含量逐渐增高,NO含量和NOS活力的变化基本趋于一致,即随着Cd2+浓度的增加和处理间的延长先上升后下降.因此,线粒体中抗O2.-和抑制.OH产生能力、H2O2和NO含量及NOS活力可以作为重金属污染水生生物毒性效应指示物.     

低分子有机酸对硫杆菌活性的抑制作用及对土壤重金属脱除的影响

施用有机肥能够降低污染土壤重金属溶解性和生物可利用性,但在淹水厌氧等环境中,有机肥会分解产生大量低分子有机酸,会抑制嗜酸性硫杆菌的生物活性.通过摇瓶实验研究了低分子有机酸对硫杆菌的毒害抑制效果和不同硫杆菌对各类有机酸的耐受水平.结果表明,纯体系培养下,A.ferrooxidans和A.thiooxidans活性抑制率在72 h内达到90%以上,所需甲、乙、丙、丁酸最低浓度分别为41.2、78.3、43.2、123.4 mg·L~(-1)和81.9、230.4、170.1、123.4 mg·L~(-1).其中,甲酸对A.ferrooxidans和A.thiooxidans的抑制作用最显著,A.thiooxidans相比A.ferrooxidans对4种有机酸具有更高的耐受性.新鲜重金属污染土壤在生物酸化初期(0 h)加入4种有机酸对后续土壤酸化过程影响较小,但12 h后加入有机酸却能使土壤生物酸化基本停止,导致土壤重金属脱除率大幅度下降.这为有机肥改良重金属污染土壤的生物修复可行性提供一定理论依据.     

毒性有机物BPA与普通小球藻的相互影响特性研究

考察了不同浓度双酚A(BPA)对普通小球藻(Chlorella vulgaris)生长特性的影响,以及普通小球藻生长过程对BPA的去除效能.研究表明,低浓度BPA(0~20 mg·L-1)对普通小球藻生长具有促进作用,而高浓度BPA(20~50 mg·L-1)对普通小球藻生长具有抑制作用,且抑制效应与BPA浓度呈正相关关系.低剂量BPA(<20 mg·L-1)对叶绿素含量并无明显的影响,高剂量BPA(>20 mg·L-1)造成叶绿素含量降低.在BPA初始浓度2~50 mg·L-1的范围内,普通小球藻对其都有一定的去除效能,单位普通小球藻对BPA去除速率与其初始浓度呈正相关关系.BPA投加量为50 mg·L-1时,BPA去除速率最大,且最大速率出现于延滞期与对数期之间.     

广东罗非鱼养殖区水体和鱼体中重金属、HCHs、DDTs含量及风险评价

利用气相色谱(GC-ECD)、原子吸收和原子荧光法,对广东罗非鱼主要养殖区鱼塘水体及罗非鱼肌肉中Cu、Pd、Cd、As、HCHs和DDTs进行检测,同时应用了不同评价模型对罗非鱼食用安全进行健康风险评价.结果表明,Cu、Pd、Cd、As、BHCs和DDTs在4个不同养殖区水体中含量范围分别为:nd~0.101 mg·L-1、nd~0.097 mg·L-1、nd~0.003 27 mg·L-1、0.012 1~0.081 27mg·L-1、2.63~37.18 ng·L-1和2.05~12.21 ng·L-1.主要罗非鱼养殖区水体中BHCs、DDTs含量大小依次为:茂名>广州>惠州>肇庆,仍有新的γ-HCH输入.罗非鱼肌肉中残留Cu、Pd、Cd、As含量均值分别为0.805 6、0.409 6、0.070 6、0.257 mg·kg-1,BHCs和DDTs含量均值分别为12.21 mg·kg-1和13.21 mg·kg-1;采用美国国家环境保护署(EPA)推荐的评价模型对食用罗非鱼健康风险进行评价,结果表明除As可能存在致癌风险外,Cu、Pd、Cd、HCHs和DDTs的致癌和非致癌风险均低于国际放射性辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险水平,表明罗非鱼肌肉中HCHs、DDTs和重金属对人体健康风险处于较低水平.     

培养转速与镁离子对生物合成次生铁矿物的影响研究

探析培养转速与镁离子浓度对氧化亚铁硫杆菌生物合成次生铁矿物的影响对酸性矿山废水(AMD)治理具有一定的工程指导意义.本研究通过摇瓶实验,研究了Mg2+浓度分别为48与4.8 mg·L-1,其它元素组成与富含Fe与SO2-4的9K液体培养基一致的体系在180 r·min-1与100 r·min-1转速条件下氧化亚铁硫杆菌催化合成次生铁矿物过程.考察了不同次生铁矿物合成体系pH、Fe2+氧化率、总Fe沉淀率及次生铁矿物矿相等相关指标.研究结果表明,在180 r·min-1的培养条件下,Mg2+浓度分别为4.8与48 mg·L-1两体系培养48 h后,pH从原始的2.50分别降低至2.07与2.12,Fe2+均可在48 h内实现完全氧化.Fe2+完全氧化时,Mg2+浓度为4.8 mg·L-1体系总Fe沉淀率为37.4%,合成的次生铁矿物均匀分散于溶液中,而Mg2+浓度为48 mg·L-1体系中,总铁沉淀率仅为31.7%,且70%的矿物牢固粘附于摇瓶底部.培养转速为100 r·min-1时,Mg2+浓度分别为4.8与48 mg·L-1两体系经过72 h培养后,pH均从原始的2.50降低至2.21与2.17.Fe2+需要72 h才能被完全氧化,两体系总Fe沉淀率分别仅为21.3%与23.0%,产生的次生铁矿物几乎全部牢固粘附于摇瓶底部.本研究所有体系产生的次生铁矿物均为黄铁矾与施氏矿物的混合物.研究结果可为生物合成次生铁矿物工艺的优化及其在酸性矿山废水治理领域的有效应用提供必要的参数支撑.     

十溴联苯醚降解菌的特性及功能蛋白初步分析

筛选获得了1株对十溴联苯醚(BDE-209)有较好降解效率的菌株,经16S rRNA基因序列分析,初步鉴定为铅黄肠球菌(Enterococcus casseliflavus).该株菌最适培养条件为培养基初始pH 7,培养时间48 h.E.casseliflavus对BDE-209有较好的降解效果,在含有5 mg·L-1葡萄糖的降解体系中,1 g·L-1菌体处理1 mg·L-1BDE-209,4 d时降解率达到最大(56.7%).SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳实验结果表明,在E.casseliflavus降解BDE-209的过程中,2 mg·L-1与5 mg·L-1的BDE-209可诱导菌体生成某类新的胞外蛋白,而胞内蛋白则随着BDE-209含量的增加,表现为蛋白表达量的增减以及受BDE-209抑制而不表达某些蛋白质.双向电泳实验结果检测到31个差异点,表明在降解时菌体中与降解相关的蛋白构象发生了变化,导致蛋白种类和含量变化.