高浓度含油废水中不同组分烃的生物强化去除特性

为探究石油烃降解菌群对高浓度含油废水中不同组分烃的生物降解特性,向含油水相中接种石油烃降解菌群LW-10(Accession number:SRR15082184)进行降解实验.利用GC-MS研究了LW-10对原油中不同组分烃的降解性能,采用流式细胞术检测降解体系中的菌量变化.利用qPCR技术对控制不同组分烃降解的关键基因进行检测.结果表明,原油浓度为5000 mg·L^-1的含油废水中接种LW-10降解17 d,对原油中烷烃和多环芳烃组分的降解率分别为96.7%和28.4%.体系中的降解菌总浓度与高活性菌浓度由接种时的1.0×10⁸ cfu·mL^-1增加至2.1×10⁹ cfu·mL^-1和8.3×10⁸ cfu·mL^-1.检测的3种石油烃降解功能基因中,烷烃单加氧酶基因alkB2拷贝数由1.06×10⁸ copy·mL^-1变为2.84×10⁸copy·mL^-1...     

苯系物联合暴露仿刺参管足转录组差异表达基因分析

为了分析苯系物(BTEXs)联合暴露后仿刺参(Apostichopus japonicus)管足转录组差异表达基因,采用Illumina Hi SeqTM2000测序技术,对1.0 mg·L~(-1)苯系物(B)联合暴露12 h后和对照组(C)的仿刺参管足组织分别进行转录组测序。经Trinity软件进行de novo组装,获得了145 675条unigenes。利用公共数据库进行同源比对,共注释了35 330条unigenes。对比分析苯系物联合暴露组和对照组的转录组测序结果,获得了2 418个差异表达基因(DEGs)(|Log2Fold changes|≥1且FDR≤0.001),其中,上调表达和下调表达基因分别为1 049和1 369个。GOseq分析结果显示,158个DEGs显著富集在149个GO terms中,包括103个生物学过程、17个细胞组分和29个分子功能(P0.05);KEGG代谢通路分析结果显示994个差异基因映射到268条代谢通路,这些差异表达基因参与的生理过程与其他生物的同源基因参与的信号传导、癌症、外源性化合物的生物降解代谢等过程相类似。上述结果为在转录组水平筛选苯系物的生物标志物,解析苯系物对仿刺参毒性作用的分子机制提供了科学参考。     

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.     

麻醉剂依托咪酯诱导斑马鱼幼鱼神经发育毒性

依托咪酯(etomidate, ET)在临床上常被用作麻醉剂。ET长期高剂量地使用会导致人类意识下降和认知障碍等负面效应。但ET对鱼类的神经毒性机制尚不清楚。在本文中,2 hpf (hours post-fertilization)的斑马鱼胚胎暴露于不同浓度ET (0.010、0.091、0.501、9.400、84.31和664.4μg·L^-1)至168 hpf。通过分析ET对斑马鱼胚胎生理发育、早期行为、细胞凋亡以及多巴胺(dopamine, DA)和γ氨基丁酸(gamma aminobutyric acid, GABA)通路相关基因转录表达水平的影响,评估其对斑马鱼幼鱼神经发育毒性。结果表明,664.4μg·L^-1 ET显著增大48 hpf和60 hpf斑马鱼胚胎孵化率。0.091μg·L^-1和0.501μg·L^-1 ET诱导168 hpf幼鱼体长减少。0.010、0.091、0.501、9.400、84.31和664.4μg·L^-1 ET增大48 hpf胚胎畸形评分。0...     

紫外/过二硫酸盐对组胺H2受体拮抗剂的降解特性及自由基模拟

研究了基于硫酸根的高级氧化技术UV/过二硫酸盐(UV/PDS)对水体中组胺H₂受体拮抗剂(HRAs)的降解,并选取HRAs中的典型物质西咪替丁(CMTD)为目标污染物.采用竞争动力学方法得到了HRAs和·OH及SO₄-·反应的二级速率常数,k_·OH/HRAs为(2.8—14.6)×10⁹ L·mol^-1·s^-1,k_SO4^-·/HRAs为(0.81—8.10)×10⁹ L·mol^-1·s^-1.研究在实验基础上建立了UV/PDS的自由基拟稳态模型,模拟结果表明,UV/PDS对污染物的降解,其间接光解起主要作用,体系中·OH和SO₄^-·是间接光解的主导自由基.在(0.1—0.5) mmol·L^-1 PDS投加量下,·OH和SO₄^-     

长期施用牛粪对褐土抗生素抗性基因多样性的影响

为探明长期施用牛粪对土壤抗生素抗性基因多样性的影响,以山西寿阳褐土长期定位试验为依托,选择5个施肥处理：CK(不施肥)、N₂P₁M₁(N:120 kg·hm^-2;P:37.5 kg·hm^-2;牛粪：22 500 kg·hm^-2)、N₄P₂M₂(N:240 kg·hm^-2;P:75 kg·hm^-2;牛粪：45 000 kg·hm^-2)、N₃P₂M₃(N:180 kg·hm^-2;P:75 kg·hm^-2;牛粪：67 500 kg·hm^-2)和N₀P₀M₆(牛粪：135 000 kg·hm^-2),采集玉米生长中期耕层...     

磺胺甲恶唑胁迫对2种微塑料上细菌群落和抗性基因影响的初步研究

微塑料异质性生物膜成为抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)传播扩散的潜在汇。抗生素胁迫浓度以及微塑料种类对其生物膜上ARGs时间动态演化特征的影响目前尚不明确。本研究以聚乙烯和聚苯乙烯作为代表性的微塑料,研究低(10μg·L^-1)、中(100μg·L^-1)、高浓度(1 000μg·L^-1)磺胺甲恶唑(sulfamethoxazole, SMX)胁迫下,微塑料生物膜上磺胺类抗性基因(sul1和sul2)、Ⅰ类整合子整合酶基因(intI1)和细菌群落的动态演化特征及其关联性。结果表明,2种不同微塑料上ARGs相对丰度无显著差异,但SMX胁迫作用明显提高ARGs丰度并促进ARGs的传播扩散,尤其是高浓度SMX具有最显著的胁迫作用;高浓度SMX胁迫下ARGs具有明显的时间序列演化特征,中浓度胁迫下ARGs无明显变化,低浓度胁迫仅在第60天对ARGs具有明显的促进作用;2种微塑料生物膜上细菌群落组成结构具有差异性特征,然而与ARGs强关联性的细菌在门水平无显著性差异。尽管2种微塑料上...     

氰氟虫腙干扰斑马鱼(Danio rerio)鱼鳔的发育

氰氟虫腙(metaflumizone)是一种钠离子通道阻断类杀虫剂,目前已被广泛应用于作物保护和病虫害防治。已有研究报道氰氟虫腙对水生生物的发育具有一定的影响,然而关于氰氟虫腙对水生生物尤其是鱼类发育的毒性效应和潜在的分子机制仍知之甚少。在本研究中,斑马鱼胚胎暴露于0.1、1和10μmol·L^-1氰氟虫腙,记录了氰氟虫腙暴露后斑马鱼胚胎的存活率、孵化率和畸形率,并通过病理学切片染色分析了幼鱼鱼鳔的形态变化,同时采用胚胎整体原位杂交技术比较了氰氟虫腙处理组和对照组之间鱼鳔发育关键基因的转录水平变化情况。结果表明,氰氟虫腙处理后会引起斑马鱼胚胎孵化延迟和幼鱼鱼鳔充气障碍,同时在氰氟虫腙处理后鱼鳔发育的关键基因(pbx1a、hprt1l和elovl1a)的表达水平显著降低。这些结果表明氰氟虫腙能明显抑制斑马鱼鱼鳔的发育,暗示鱼鳔可能是氰氟虫腙毒性作用的潜在靶器官,这些结果将为氰氟虫腙的生态风险评估提供参考信息。     

利用毒代动力学模型研究氟虫腈在夹杂带丝蚓体内的手性选择性积累过程

农药的生物积累直接影响其毒性,但是手性农药在生物体内的选择性积累过程仍不明确.本文在恒定环境水浓度的条件下,开展手性农药氟虫腈的外消旋体及其对映体在底栖无脊椎动物夹杂带丝蚓体内的生物积累实验.在96 h和72 h的吸收和消除实验过程中,测定生物体内的氟虫腈的外消旋体和对映体浓度随时间的变化情况,构建毒代动力学模型,获取吸收和消除速率常数.结果表明夹杂带丝蚓对R-氟虫腈的生物浓缩因子(1981 L·kg^-1脂肪)比对S-氟虫腈(1748 L·kg^-1脂肪)更大.R-氟虫腈和S-氟虫腈的吸收速率常数相当,分别为311±11 L·kg^-1脂肪·h^-1和313±13 L·kg^-1脂肪·h^-1,而R-氟虫腈的消除速率常数小于S-氟虫腈,分别为0.157±0.006 h^-1和0.179±0.008 h^-1,因此相对较慢的消除是导致R-氟虫腈在夹杂带丝蚓体内更高生物积累的主要原因.研究说明毒代动力学参数可有效阐释手性外源物质在...     

雄激素群勃龙对斑马鱼幼鱼尾鳍再生的影响机制研究

生物体的组织损伤是无法避免的,保持一定的组织修复和再生能力对于生物体而言极为重要。研究发现,包括环境雌激素在内的许多环境污染物能够影响鱼类的组织修复与再生,但雄激素是否有类似的毒性效应则未见报道。本研究以群勃龙作为雄激素的代表,首先通过斑马鱼幼鱼尾鳍再生模型,确认群勃龙能否影响斑马鱼幼鱼尾鳍再生;进一步地,通过与雄激素受体拮抗剂氟他胺的联合暴露,检测了雄激素受体、免疫系统和再生信号通路相关基因的转录水平变化,以及炎症细胞的招募与迁移,揭示雄激素干扰组织修复与再生的可能机理。研究表明,群勃龙(1 000 ng·L^-1)能抑制斑马鱼幼鱼尾鳍再生,而与氟他胺(30～300μg·L^-1)联合暴露之后,其抑制效应被显著缓解。在基因转录水平上,雄激素受体基因mRNA的变化确证了2个化合物分别对雄激素受体的激动或拮抗效应。同时,群勃龙单独暴露影响了免疫系统和再生信号通路相关基因的转录水平,而在联合暴露后,多数基因的转录水平恢复,并与对照组无差异;再生尾鳍处中性粒细胞数量变化也有类似的趋势。由此可以推断,群勃龙可能是通过雄激素受体途径,并随之干扰免疫系统和再...     

高氯酸盐降解菌的分离鉴定及特性研究

研究降解高氯酸盐环境污染物微生物的形态特征、分子系统特征、生长特性和降解活性。利用PCA选择性培养基富集分离高氯酸根降解菌,观察其形态,进行生理生化测定,用分子克隆技术获得菌株的16SrDNA基因并测序,并对菌株的16S rDNA基因序列进行比对和系统发育分析,并用培养技术和离子色谱法检测菌株对底物的利用和降解情况。从镇江江滨和镇江新区污水处理厂的活性污泥中分别分离到一株能降解高氯酸根的菌株JD14和JD125。此菌株在24～30℃条件下较快地降解底物高氯酸盐,其中在24℃下,15d内可以将初始质量浓度为1600mg·kg-1的高氯酸根降解（86±6.5）%。对两菌株的16S rDNA基因进行了克隆和测序,并进行系统发育分析,结果表明菌株JD14和Dechloromonas sp.SIUL相似度高达100%,JD125和Dechlorospirillum相似度达97%,最后鉴定JD14和JD125属于高氯酸盐降解菌。此前国内并无降解高氯酸根微生物的报道,对今后在环境污染防治中开发利用此类细菌具有指导意义。     

溶氧浓度调控嗜水气单胞菌的砷还原：效应与机制

砷是一种强致癌有毒类金属元素,广泛存在于自然水体环境之中。微生物还原As(Ⅴ)产生As(Ⅲ),可致使砷移动性增强,毒性升高,环境风险增加。前期有氧条件下的报道中,研究者更多关注微生物砷氧化,但对于溶氧浓度如何影响砷抗性微生物的砷还原缺乏定量研究。嗜水气单胞菌HS01(Aeromonas hydrophila HS01)为该文研究团队分离得到的一株具有系列环境功能的菌种,前期已证明其包含厌氧铁还原、硝酸盐还原、偶氮染料还原脱色、DDT生物转化等能力。选取其为研究对象,通过基因组测序分析,确定了该菌具有arsB砷载体蛋白基因和arsC胞内砷还原基因,明确了它的砷还原功能;通过构建砷还原微宇宙反应体系,解析了不同电子供体、不同氧气浓度条件下嗜水气单胞菌HS01的砷还原动力学,发现其砷还原能力受氧气调控显著。在该研究使用的多种电子供体条件下,嗜水气单胞菌HS01均不能在厌氧环境中还原产生As(Ⅲ)。而微氧(297μg·L^-1)条件下,砷还原速率常数达到0.09/d,反应速率约25.3μmol·L^-1·d^-1;随溶氧浓度增加,砷还...     

少根紫萍转录因子及其营养胁迫下的表达

少根紫萍(Landoltia punctata)是一种浮水生、多功能、高环境适应能力的能源植物,为了解其生理特性的分子机制,利用少根紫萍转录因子预测数据与拟南芥、水稻、玉米数据库数据进行宏观比较,并结合转录组测序技术对少根紫萍营养胁迫后转录因子表达分析.结果显示,少根紫萍有1 076个转录因子,分属于66个家族,其中在b ZIP、WRKY、AP2/ERFERF、MYB、NAC、MADS-box等家族基因数明显减少,一定程度上解释了浮萍高黄铜低木质素、难开花的生理特性;少根紫萍在营养胁迫下偏向上调AP2/ERF-ERF、MYB、bHLH家族特定基因和下调AP2/ERF-ERF、WRKY家族特定基因来响应营养胁迫,尤其是AP2/ERF-ERF、WRKY两个家族中特定基因表达下调在响应水体营养胁迫中有非常重要的作用.本研究在转录因子层面对浮萍的生理特性,特别针对营养胁迫下转录因子的表达进行了探究,可为建立浮萍水生模式植物系统、深入探讨少根紫萍响应营养胁迫机制以及改造成耐受胁迫的高效淀粉积累能源植物提供理论指导.     

新精神活性物质氯胺酮对斑马鱼幼鱼的神经毒性

氯胺酮(ketamine, KET)是一种新精神活性物质,使用后会产生致幻、视听分离感和欣快感。KET已经在地表水中广泛检出,浓度高达420 ng·L^-1。已有大量研究表明KET对人、鼠类等哺乳动物具有强烈的神经毒性,但KET对鱼类的神经毒性及潜在机制尚不清晰。目前研究多关注KET对非竞争性N-甲基-D-天门冬氨酸(N-methyl-D-aspartate, NMDA)受体的影响,较少考虑多巴胺(dopamine, DA)和γ-氨基丁酸(GABA)通路的影响。为研究KET对斑马鱼幼鱼早期神经毒性及其作用机制,将2 hpf (hours post-fertilization)的斑马鱼胚胎分为对照组和3个暴露组(10、100和1 000 ng·L^-1),分析KET对斑马鱼胚胎和幼鱼行为、活性氧水平以及神经相关基因转录水平的影响。结果表明,10 ng·L^-1 KET显著降低7 dpf斑马鱼心率(P<0.05)。行为分析显示,100 ng·L^-1和1 000 ng·L^-1KET显...     

1,3-二苯胍对斑马鱼早期生命阶段的影响

1,3-二苯胍(1,3-diphenyl guanidine, DPG)是橡胶生产过程中添加的硫化促进剂,在水环境中广泛存在。然而作为水环境中的一种污染物,目前DPG对水生生物的毒性及其机制的研究极为匮乏。为了研究DPG对水生生物的生殖发育毒性及潜在机制,选择水生模式生物斑马鱼(Danio rerio)作为受试生物。将斑马鱼胚胎分别暴露于浓度为30、100和300μg·L^-1的DPG溶液中120 h,通过转录组测序、基因表达水平定量分析及性激素水平测定(雌二醇和睾酮)来探究其对斑马鱼早期生命阶段的生殖发育毒性及机制。转录组测序结果表明,DPG暴露可以显著影响与精卵识别及生殖细胞发育相关的生物学过程。DPG暴露使类固醇合成通路相关基因(cyp11a1、cyp17a1、cyp19a1a、hsd17b1、ar)的转录表达显著上调。激素结果表明DPG暴露导致斑马鱼仔鱼体内雌二醇水平显著升高。以上研究结果表明,在分子水平上,DPG能够影响斑马鱼胚胎及仔鱼的发育,但是在个体水平上仍然缺乏直接的证据揭示DPG暴露对斑马鱼生殖和胚胎发育的不良结局。本研究为DPG对水生生物的毒性研...     

三唑酮对大型溞代际影响的转录组学分析

三唑酮是一种普遍使用的唑类杀菌剂,其对水生生物的危害已经引起广泛关注。为探讨三唑酮对无脊椎动物的毒性效应和致毒机理,以大型溞为模式生物,开展多代试验,评估不同浓度(5、12.5、25、50、100和200μg·L^(-1))的三唑酮对大型溞生长和繁殖以及每代时间间隔的影响。结果表明,暴露21 d后,200μg·L(-1))的三唑酮对大型溞生长和繁殖以及每代时间间隔的影响。结果表明,暴露21 d后,200μg·L^(-1)的三唑酮显著降低了大型溞的体长和繁殖能力。转录组分析发现,三唑酮暴露后,F1代和F2代的处理组与对照组的差异表达基因分别为376个和422个,而两代间的差异表达基因共2 604个。通过对差异表达基因的功能富集发现,三唑酮对大型溞F1代影响的主要通路有蛋白质吸收消化、视黄醇新陈代谢、氧化应激和甾类激素生物合成等,对F2代影响的主要通路有抗原处理和呈递、类固醇生物合成和谷胱甘肽代谢等。三唑酮对大型溞可能的毒性作用有氧化应激、内分泌干扰效应、神经毒性和免疫毒性,且可能会存在传代效应。     

诺氟沙星对海月水母螅状体Hsp70基因、GTP结合蛋白基因和氧化应激蛋白基因表达的影响

诺氟沙星(norfloxacin,NFLX)广泛应用于水产养殖中的鱼类细菌性疾病治疗。为探讨诺氟沙星对海洋生物的毒性作用,选择海月水母螅状体为受试生物,考察了不同浓度诺氟沙星和不同暴露时间对GTP结合蛋白(GTP binding protein)、氧化应激蛋白(oxidative stress protein)和热休克70 k Da蛋白(heat shock 70 k Da protein,Hsp70)表达量的影响。结果表明,NFLX对海月水母螅状体的48 h的半致死浓度(48 h-LC_(50))是415.1 mg·L~(-1),NFLX对海月水母螅状体的毒性属于低毒。随着NFLX浓度的升高和培养时间的延长,Hsp70基因在第7天浓度300 mg·L~(-1)时表达量受到显著性诱导(P0.05),较对照组升高9.1倍;GTP结合蛋白基因和氧化应激蛋白基因的表达量都呈现先急剧升高后降低的趋势。2个基因均在第1天受到显著性诱导(P0.05),分别在NFLX浓度100 mg·L~(-1)和300 mg·L~(-1)时表达量达到最大值,较对照组升高10.15倍和50.5倍。Hsp70基因、GTP结合蛋白基因和氧化应激蛋白基因在实验期间都对NFLX表现出较好的响应。     

磁铁矿对稻田土壤碳矿化的影响

厌氧条件下土壤铁还原与碳循环紧密相关,然而针对稻田土壤中异化铁还原与碳矿化关系的认识尚有不足。采用黄河中下游地区河南孟津稻田土壤为研究对象,分别将50.0、100、200、400 mg磁铁矿(Fe₃O₄)粉末添加至3.00 g稻田土壤,设置恒温厌氧泥浆培养实验,期间动态监测土壤0.5 mol·L^-1 HCl可提取态Fe(Ⅱ)、水溶性有机碳(WSOC)、水溶性无机碳(WSIC)、铁氧化物形态、CO₂和CH₄排放的变化。结果表明,外源添加Fe₃O₄可显著提高土壤铁还原潜势,增幅为0.883-4.53 mg·kg^-1,但对最大铁还原速率和铁还原速率常数无显著影响;添加Fe₃O₄显著提高了WSIC含量,增加值达88.4 mg·kg^-1,降低了WSOC含量,降低值为62.7 mg·kg^-1,减弱微生物对土壤有机碳分解作用及CO_...     

褐牙鲆白化相关基因zfp123的组织表达谱与蛋白结构分析

C2H2锌指是真核细胞中最常见的DNA结合模体.对通过mRNA差异显示技术和克隆测序.在褐牙鲆中获得的一条白化相关锌指蛋白基因zfp123,进行了电子表达谱与实验验证表达谱的比较分析及该蛋白序列的一、二级和三级结构分析.电子表达谱分析分别对与ZFP123有较高同源性的斑马鱼、家鼠和猪的zfnd5a(zfp123)摹因各个组织表达情况进行了比较分析;一、二级结构分析发现其具有多个保守的基序和结构域;同源建模显示其具有一个"C-X(2-4)-CX11-C-X2-C"结构的锌指样三级结构.ZFP可以介导靶基因的转录调控,抑制或激活特定基因的表达;对DNA进行修饰,如人造限制性内切酶、重组酶、抗病毒感染等.锌指蛋白应用前景广阔.研究价值显著,是未来基因治疗的革命性的工具.     

植物镉耐性/富集基因的筛选方法

植物耐受/富集镉（Cd）是一个复杂的过程,涉及转运蛋白家族、螯合蛋白家族、抗氧化系统等多个方面的参与。文章综述了植物Cd耐性/富集基因的筛选方法,包括抗性表达文库、Cd抗性突变体的图位克隆、基因差异表达、电子克隆。筛选Cd抗性植物cDNA酵母表达文库可鉴定与金属束缚、隔离及外排相关的膜转运蛋白;筛选重金属敏感拟南芥突变体和图位克隆突变基因可鉴定与谷胱甘肽和植物螯合肽合成相关的酶;第二代测序技术、基因差异表达分析则是鉴定Cd响应基因以及揭示金属型植物与非耐性植物表型差异分子基础的有效方法;电子克隆也被应用在模式植物中鉴定重金属转运蛋白家族的编码基因。在此基础上,简述了Cd耐性/富集基因在改良植物Cd耐性或富集上的应用。