磺胺与群感抑制剂对大肠杆菌的联合毒性机制初探

以大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)为模式生物,磺胺及3种群体感应抑制剂(QSI)为研究对象,测定其单一毒性和联合毒性,采用分子对接技术初步探索了磺胺和QSI对E.coli的单一及联合毒性效应机制.结果显示,其联合毒性效应多表现为拮抗,推断可能是由于磺胺促进E.coli的Sdi A蛋白的表达,后者与QSIs结合,减少其生物有效剂量,导致拮抗效应.该研究为抗生素联用及抗生素的环境联合生态风险评价提供一定的理论依据和技术支持.     

3种青霉素类抗生素对大肠杆菌的时间毒性微板分析法建立及其联合抑菌作用

除了浓度外,时间也是影响污染物对生物毒性作用的重要因素。为了考察持续暴露下青霉素类抗生素对大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)的联合抑菌作用,以哌拉西林钠(piperacillin sodium, PIP)、青霉素G钾(penicillin G potassium, PEN)和青霉素V钾盐(penicillin V potassium salt, PHE)为研究对象,以96孔微板为实验载体,通过调整培养基成分比例、培养条件、测试时间、毒性指标计算以及微板设计等进行优化,建立了基于E.coli的时间毒性微板分析法(time-dependent microplate toxicity analysis, t-MTA),系统考察了3种抗生素以及均匀设计射线法设计的三元混合物体系(PIP-PEN-PHE)对E.coli在不同暴露时间0.25、2、4、8和12 h的抑菌作用,运用浓度加和(concentration addition, CA)模型分析了抗生素联合抑菌作用类型。结果表明,建立的t-MTA可以测定3种青霉素类抗生素及其混合物对E.coli在不同暴露时间、不同暴露...     

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     

微生物燃料电池(MFC)型生物毒性传感器用于重金属离子检测的研究进展

微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)型生物毒性传感器以其低成本、实时快速、操作简单和能实现污染物在线自动检测等特点在环境监测方面有着广泛的应用前景.总结了近十年应用MFC型生物毒性传感器对重金属离子进行检测与预警的研究情况.从MFC型生物毒性传感器的原理出发,介绍了评价MFC型生物毒性传感器...     

陆地生物配体模型（t-BLM）初探：镁离子降低铜离子对小麦根的毒性

生物配体模型(BLM)同时考虑了水中金属离子的化学形态以及阳离子与金属离子在生物配体(BL)上的竞争对其毒性的影响,能成功预测水体金属的生物毒性/有效性.最近,BLM呈现出向土壤环境中拓展的趋势,发展能预测重金属对土壤生物毒性的陆地生物配体模型(t-BLM)正成为最新的国际研究热点.论文模拟土壤溶液,以土壤溶液中的主要阳离子Mg2+为例,通过单因素浓度控制-恒pH营养液培养-陆生植物根伸长抑制试验,定量探讨了不同浓度Mg2+存在下,铜离子(Cu2+)对小麦(Triticum aestivum)根的毒性.结果表明,Mg2+浓度升高显著减弱了Cu2+对小麦根的毒性,即呈现出保护效应.证实陆地生态系统中也存在阳离子对重金属植物毒性的保护效应,支持了BLM中阳离子和重金属离子在生物配体上存在竞争结合的假设,即BLM概念适用于陆生植物.定量分析表明,小麦根生长抑制的毒性效应指标EC50(以自由铜离子活度表示)与自由镁离子活度间存在良好的相关性,线性回归方程为:pEC50(Cu2+)=-0.36(Mg2+)+6.47(r2=0.9976),Mg2+对Cu2+毒性的影响强度可以通过该方程进行预测.论文积累了重金属铜对典型陆生受试植物小麦的毒性数据,探讨了t-BLM的构建方法学,并为其发展提供了思路.联合了土壤理化性质、金属形态及生物积累和毒性效应的t-BLM,将提供一个环境风险评价和制定土壤质量标准的新工具.     

重金属对发光海藻Pyrocystis lunula的毒性研究——一种新型的快速生物毒性测试方法QwikLite

利用海洋发光藻--新月梨甲藻Pyrocystis lunula的生物发光特性(QwikLite方法),以发光抑制为测试终点,研究了6种重金属离子Zn2+、Cu2+、Pb2+、Cr6+、Cd2+、Hg2+的毒性,24h EC50分别为4.6601mg·L-1、0.0960mg·L-1、1.4935mg·L-1、0.1626mg·L-1、0.1272mg·L-1、0.0048mg·L-1.将该结果与这6种金属离子对其它发光藻、发光菌、糠虾和泥螺的毒性效应进行了比较.结果表明,利用QwikLite方法和Vibrio覱scheri(Microtox方法)测定的6种重金属离子的毒性顺序相似,但QwikLite法比Microtox法的灵敏度高1～2个数量级;发光藻与糠虾和泥螺的灵敏度相似或者更高,与泥螺存在显著的相关性.发光藻毒性测试方法QwikLite由于灵敏度高、操作简便、快速经济等优点,可以作为一种新型的快速生物测试方法.     

氧化锌@石墨烯纳米复合材料的抑菌性能及其细胞毒性

以氧化石墨和乙酸锌为原料,通过水热反应成功制备了氧化锌@石墨烯纳米复合材料,采用X射线衍射(XRD)、红外吸收光谱(FTIR)和透射电子显微镜(TEM)对制得的复合材料进行了表征.以大肠杆菌(E.coli)为实验菌种,对复合材料的抑菌性能进行了测试;并选用小鼠成纤维细胞L-929评价了材料的细胞毒性.结果表明,纳米氧化锌颗粒均匀地负载在石墨烯片层上,形貌均一,平均粒径为12 nm左右.复合材料在60μg·m L-1时可以完全抑制大肠杆菌的生长,是一种效果显著的新型抑菌材料.L-929细胞毒性测试表明复合材料的生物毒性比较缓和,氧化锌@石墨烯纳米复合材料可以作为一种安全高效的无机抑菌材料使用.     

环境中金属生物有效性的预测模型——生物配体模型研究进展

生物配体模型(BLM)是一种用于预测环境中金属生物毒性的机理性模型.模型理论起源于自由离子活度模型(FIAM)和鱼鳃络合模型(GSIM),考虑了自由金属离子的活度以及自然环境存在的其他离子(如Ca2+、Na+、Mg2+、H+)、非生物配体(如可溶性有机质、氯化物、碳酸盐、硫酸盐)和生物配体的竞争.目前,在水生生态系统中,基于鱼鳃络合模型的框架基础,通过生物化学实验手段并结合数学方法,建立了预测铜、锌、银、镍对Rainbowtrout(虹鳟鱼)、Fatheadminnow(黑头呆鱼)和Daphniamagna(水蚤)的急、慢性毒性的BLM版本,并积极探索其在陆地生态系统中的应用.虽然生物配体模型在实验室模拟条件下取得了较为满意的结果,但其中包含着一些假设,在实际应用中还具有一定的局限性,尤其是陆地生态系统生物配体模型的发展还需要做许多研究工作.本文主要论述了生物配体模型的理论基础、实现手段和应用情况,讨论了生物配体模型的优势和局限性并对其未来研究方向进行了展望.     

Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)在弱酸性条件下对大肠杆菌的毒性和致毒机制

比较了弱酸性条件下Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)单独或加入抗坏血酸(L-AscA)对大肠杆菌(E.coli)的毒性,深入分析了Cu(Ⅱ)/L-AscA体系的特性;通过电子自旋共振(ESR)定量分析羟基自由基(.OH)浓度以分析其毒性机理.结果表明,pH 4.0下L-AscA促进了Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)而非Cr(Ⅲ)的毒性,三者毒性Cu(Ⅱ)>Cr(Ⅲ)>Fe(Ⅲ).通常被认为无毒的Cr(Ⅲ)却在0.2 mmol.L-1,pH 4.0时表现出了很高的杀菌率.与0.01%L-AscA共存时,Cu(Ⅱ)为200、20μmol.L-1和2、0.2μmol.L-1下,E.coli的存活率分别在30 min和2 h内迅速降至零,且该体系对自然水体中分离所得的其它7种菌株同样具有明显的制御作用.ESR结果表明L-AscA的加入使200μmol.L-1Cu(Ⅱ)反应体系的.OH浓度约提高两倍,.OH浓度呈Cu(Ⅱ)浓度依赖.但在Fe(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)/L-AscA体系中未检测到.OH,表明三者对细胞的致毒机制存在明显差异.     

四种重金属离子对河川沙塘鳢早期发育的毒性影响

以早期发育阶段河川沙塘鳢(包括胚胎和初孵仔鱼)为研究材料,研究Hg2+、Cr6+、Zn2+和Cu2+4种重金属离子对其的毒性影响.结果表明,4种重金属离子对河川沙塘鳢早期发育死亡率和孵化率影响大小依次为Hg2+ ＞Cu2+＞Zn2+ ＞Cr6+,沙塘鳢在神经胚期和出膜仔鱼期的死亡率较高,且在重金属离子处理初期,大多数低...     

大肠杆菌JM105中硝酸盐还原酶的制备及其性质

近年来,硝酸盐和亚硝酸盐的污染已引起普遍关注。目前,蔬菜和粮食的NO3-含量过高主要由于农药和化肥的使用、工业废水或生活污水灌溉等,食品类主要来自腌制食品和食品添加剂或防腐剂等。另外,向乳制品或食品中参碱、食盐、化肥、脏水、碱性水等也是硝酸盐污染的来源之一。因此,迫切需要快速、简便、可用于现场的硝酸盐检测方法。这就需仰赖生物酶方法,而生物酶方法的关键是酶制剂的制备和检测方法的建立。本研究通过筛选、厌氧和硝酸盐诱导培养、超声波细胞破碎和差速离心提取等方法,从大肠杆菌(Escherichia coli)JM105细胞膜中制备了硝酸盐还原酶并对其性质进行了研究。结果表明:从大肠杆菌JM105中制得的酶制剂活力很高,且在酶过量的情况下可将NO3-完全转化为NO2-,在用磷酸缓冲液清洗并冷冻保藏过夜后不含有亚硝酸盐还原酶。在加入黄素单核苷酸辅酶(FMN)后,该酶的活力可提高64%,比活力达0.42U·mg-1蛋白。该酶十分稳定,在40℃下24h活力无影响,在浓度为1mmol·L-1的Cu2 、Fe3 、Ca2 、Zn2 、Mg2 和Mo6 存在下,其活力亦不改变。因此,该酶可用于测定食品、蔬菜和环境中硝酸盐的含量。     

藻细胞膜电信号对重金属的快速反应研究

为探讨藻细胞膜电信号对重金属离子的响应特征,运用细胞外表面技术和电化学方法研究了淡水藻——大型轮藻(Nitellaflexilis)藻细胞膜电位和膜电阻对汞、镉、铅的快速反应.结果表明,细胞膜电位和膜电阻对汞、镉响应灵敏且快速,30min内即对1μmol·L-1Hg2+、Cd2+表现出超极化和膜电阻增大反应,而5、10μmol·L-1Hg2+、Cd2+则在15min内引起细胞去极化、膜电阻减小,且剂量效应显著.细胞膜电信号对Pb2+的响应浓度为100μmol·L-1,30min内细胞先去极化后超极化,膜电阻持续增大.重金属作用前后相比,高浓度Hg2+、Cd2+(5、10μmol·L-1)导致藻细胞不可逆损伤,而其低浓度所致的损伤可恢复.Pb2+致藻细胞不可逆损伤的最低浓度为500μmol·L-1.对比膜电信号对3种离子的响应特点,发现藻细胞膜电位和膜电阻对Hg2+和Cd2+的响应灵敏度大于Pb2+.     

pH对黄棕壤重金属解吸特征的影响

对黄棕壤在pH 4~7不同吸附量下6种典型重金属(Cu2+、Zn2+、Cd2+、Pb2+、Co2+、Ni2+)的解吸进行了测定。结果表明,6种重金属的解吸量随吸附量增加而线性增大,解吸量随pH升高而增加,但解吸量占吸附量的比例随pH升高而降低。在试验条件下,黄棕壤吸附Cu2+、Zn2+、Cd2+、Pb2+、Co2+、Ni2+的平均解吸率分别为8.6%、14.3%、74.1%、9.2%、42.1%和36.9%,表明黄棕壤对6种重金属的专性吸附选择性和亲和力顺序为Cu2+、Pb2+ > Zn2+ > Co2+ > Ni2+ > Cd2+。     

In vitro effects of metal ions on lipid peroxidation induced by alcohol in mice liver homogenate

The study is aimed to estimate the effect of different heavy metals such as Hg2+, Cd2+, Mn2+, Cr3+, Ni2+, Se2O3(2-), As2O3 water solution and combined effects of Hg2+, Mn2+, Cr3+ on lipid peroxidation in mice liver homogenate in vitro. Lipid peroxidation was determined as thiobarbituric acid-reacting materials (TBA). We select five different concentrations of selected ions for experiments. Correlations used to identify the concentration of ions associated with lipid peroxidation. The rate of lipid peroxide formation in mice liver homogenate increased with the gradual addition of alcohol. When alcohol dose was up to 0.5 ml, the rate of lipid peroxide formation was greatest. At tested concentrations, the effects of metal ions on lipid peroxidation induced by alcohol were classified into three groups, and are as follows: (1) simulative, Hg2+. (2) inhibitory, Mn2+, Cr3+, Ni2+, Se2O3(2-). (3) ambiguous, Cd2+, As2O3 water solution. When Hg2+, Mn2+ and Cr3+ were added to the mice liver homogenate with alcohol at the same time, Hg2+, Mn2+ were the main agents for the rate of alcohol induced lipid peroxidation. The simulative effect of Hg2+ on lipid peroxidation induced by alcohol indicate that alcohol-drinkers will have further health risk when they are exposed in polluted regions than others, and Mn2+, Cr3+, Ni2+, Se2O3(2-) may act as free radical scavengers and preventive remedy for alcoholism in part. Furthermore, analysis of combined effect of Hg2+Mn2+ and Cr3+ provide us a new way to estimate the combined effect of multi-materials.     

Cd2、Hg2+、Cr6+和pb2对黑点青鳉(Oryzias melastigma)早期生活阶段的毒性效应研究

近岸海域重金属污染不容乐观,作为“一种潜在的海洋模式鱼种”黑点青鳉(marine medaka,Oryzias maelastigma)对不同重金属胁迫的响应水平却鲜有报道.为探究并比较海水鱼种黑点青鳉早期生活阶段对Cd2+、Hg2+、Cr6 +和pb2 +等不同重金属胁迫的响应,在实验室通过半静态方式,对黑点青鳉受精...     

盐胁迫对油菜幼苗生长和光合特征的影响

采用盆栽砂培试验,研究了不同浓度(0、50、100、200、300mmol·L-1)NaCl胁迫10和30d对油菜(Brassica napus)幼苗干质量、叶绿素(Chl)含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、细胞间CO2浓度(xi)、蒸腾速率(Rt)、水分利用效率(Ew,u)和气孔限制值(Ls)等的影响.结果表明,在NaCl胁迫下,油菜幼苗植株干质量显著降低,长期高盐胁迫下油菜干质量降低更显著;随NaCl浓度的增加,Chl含量、Chl a/Chl b比值均呈先升高后降低的变化趋势,处理10d,Chl含量、Chl a/Chl b比值在NaCl浓度为200mmol·L-1条件下达最大值,处理30d,在NaCl浓度为100mmol·L-1条件下达最大值.在50～100mmol·L-1NaCl胁迫下,油菜叶片的Pn、xi和Ls所受影响均很小;高盐胁迫下,其Pn、Gs、xi和Rt均显著下降,而Ew,u和Ls则显著上升.相关分析显示,植株干质量与Chl含量、Chl a/Chl b比值间无相关性,与Na+、Cl-含量,Ew,u和Ls间呈显著负相关(P＜0.01),与根冠比,K+、Ca2+含量,K+/Na+、Ca2+/Na+比值,K+与Na+的选择性比率[S(K+,Na+)],Ca2+与Na+的选择性比率[S(Ca2+,Na+)],Pn,Gs,xi和Rt间呈显著正相关(P＜0.01).上述结果表明,200mmol·L-1 NaCl胁迫10和30d、300mmol·L-1 NaCl胁迫10d,油菜幼苗光合抑制主要来自气孔限制,而300mmol·L-1 NaCl胁迫30d,气孔限制和非气孔限制在油菜幼苗光合抑制中均具有重要作用.Na+、Cl-、K+、Ca2+含量,Ew,u,Ls,根冠比,K+/Na+、Ca2+/Na+比值,S(K+,Na+),S(Ca2+,Na+),Pn,Gs,xi和Rt均可作为油菜生长盐适应性的评价指标.     

Cu2+、Cd2+和Cr6+对斑马鱼联合毒性作用和生物预警的研究

为了研究重金属对水生生物的联合毒性作用,以斑马鱼为受试生物,采用半静态法,在研究Cu2、Cd2和Cr6+对斑马鱼单一毒性的基础上,以获得的Cu2+、Cd2+和Cr6+的96 h-LC50数据,利用等效应曲线法研究了Cu-Cd、Cu-Cr和Cd-Cr的联合毒性作用,并综合分析环境毒理学指标的测定结果,考察利用斑马鱼作为水...     

Effects of two forest types on the dynamics of four base cations along with rainfall partitioning in middle subtropical forests北大核心CSCD

盐基离子随穿透雨和树干茎流的迁移成为森林元素输入的重要组成部分.在迁移过程中,冠层淋溶、树干冲刷等改变了盐基离子含量,而不同林型的林冠特征、树皮性质等存在差异,因此盐基离子含量在不同林型中可能存在差异对米槠次生林和杉木人工林穿透雨、树干茎流进行为期4年的监测,对比研究4种盐基离子(K+、Ca2+、Na+、Mg2+)浓度和输入量的动态特征.结果显示:(1)米槠次生林树干茎流Ca2+、Mg2+浓度显著低于杉木人工林而K+浓度显著高于杉木人工林;穿透雨除Na+浓度外均为米槠次生林显著高于杉木人工林.穿透雨和树干茎流Na+浓度林型差异不显著.(2)两种林型盐基离子季节动态变化基本一致,在雨季旱季各有一个峰值,雨季浓度普遍低于旱季.米槠次生林盐基离子浓度稳定性普遍高于杉木人工林.(3)分析盐基离子浓度与降雨强度的关系发现:Ca2+、K+、Mg2+浓度随雨量级的增加而降低,Na+浓度随雨量级的增加而增加.(4)观测期间米槠次生林穿透雨累计输入Ca2+、K+、Mg2+和Na+总量分别为47.97、35.17、7.15和12.94 kg/hm2,树干茎流累计输入Ca2+、K+、Mg2+和Na+总量分别为11.38、6.21、1.54和3.00 kg/hm2;杉木人工林穿透雨累计输入Ca2+、K+、Mg2+和Na+总量分别为47.24、26.63、6.43和11.55 kg/hm2,树干茎流累计输入Ca2+、K+、Mg2+和Na+总量分别为4.11、1.20、0.50和0.83 kg/hm2.米槠次生林的林内雨盐基离子输入量大于杉木人工林.总体而言,米槠次生林比杉木人工林有更高的养分输入,能更好地维持生态系统养分的供应;上述结果有助于进一步认识森林物质随水文过程的流动,可为人工林经营管理提供一定科学基础数据.(图6表1参36)     

皮氏罗尔斯通氏菌株DX-T3-01的耐镉性能及镉富集机理

从江西德兴铜矿土壤中分离筛选到一株具有较强耐镉(Cd)能力的细菌DX-T3-01,经生理生态及16S rRNA分析进行鉴定,研究其对不同浓度Cd2+的耐受特性及对重金属Zn2+、Cu2+、Ni2+的耐受性,进一步利用扫描电镜-能谱仪(SEM-EDX)和红外光谱(FTIR)探讨菌株对Cd2+累积去除的机理.经鉴定,耐镉细菌DX-T3-01为皮氏罗尔斯通氏菌(Ralstonia pickettii);Cd2+最高耐受浓度(MTC)为16 mmol L-1,最低抑制浓度(MIC)为4 mmol L-1,并可耐受一定浓度的Zn2+、Cu2+;菌体积累Cd2+后细胞表面有沉淀物附着并有镉元素检出,对Cd2+的累积主要依靠细胞壁上—PO43-、胺基中的—C—N—、—M—O(O—M—O)、C=O和酰胺基(—CO—NH—)基团.图5参16     

冷藏技术对发光细菌活性及毒性测试性能的影响

由于发光细菌的在线毒性监测技术受到了细菌生物活性稳定性保持问题的制约,探索一种脱脂牛奶菌悬液冷藏复苏方法,以提高发光细菌活性的保持时间。比较了明亮发光杆菌新鲜菌液冷藏、冻干粉菌悬液冷藏和脱脂牛奶菌悬液冷藏对发光细菌生物活性的影响,同时,比较了不同渗透压调节液对菌悬液急性毒性测试的灵敏度和稳定性的影响。结果表明,质量分数为25%的脱脂牛奶可提高发光细菌生物活性的稳定性,菌悬液冷藏7d后复苏,相对发光率仍可达92%。2%NaCl和10%蔗糖为渗透压调节液时,冷藏至第7天的发光细菌脱脂牛奶菌悬液对重金属毒性测试的灵敏度,与新鲜菌液基本相同,但添加蔗糖降低了其对有机物的测试灵敏度。利用发光细菌脱脂牛奶冷藏菌悬液对Zn~(2+)进行连续7d的毒性测试,EC_(50)的变异系数小于15%,结果稳定性良好。