我国虾夷扇贝毒素的研究进展

虾夷扇贝毒素(yessotoxins, YTXs)是甲藻产生, 并可在滤食性生物体内累积的一类多环聚醚海洋微藻毒素。由于其经常与腹泻性贝毒(diarrhetic shellfish poisoning, DSP)中的大田软海绵酸(okadaic acid, OA)和鳍藻毒素(dinophysistoxins, DTXs)共同存在, 所以YTXs最初被划分为腹泻性贝毒。研究表明YTXs并不会诱导腹泻, 也不具有抑制蛋白磷酸酶2A活性的能力, 而是对动物的心脏、肝脏、神经系统造成损伤, 所以研究人员将其从DSP组中分离出来。随着对YTXs的分子生物学研究不断深入, 科研工作者已从贝类和甲藻中分离出100多种YTX同系物, 其中仅有约40种衍生物的结构通过高效液相色谱-串联质谱技术(LC-MS/MS)和核磁共振技术(NMR)得到证实。YTXs毒素广泛分布于全球海域, 其潜在威胁不容忽视。本文对虾夷扇贝毒素的来源、分布、毒性以及国内研究现状等进行了综述, 以期为深入研究、制定监测规划、预防和消除其危害提供理论基础。     

虾夷扇贝对镉的蓄积和排放规律

实验研究了虾夷扇贝不同组织(鳃,内脏,外套膜和贝柱)在受到重金属Cd2+污染后的蓄积和排放规律。结果表明:(1)在染毒实验期间,海水中Cd2+不断被虾夷扇贝累积,且其内脏团、外套膜、鳃、贝柱中Cd2+的蓄积量均随暴露时间增加而增大。到第14 d均达到平衡。达到平衡后Cd2+蓄积量(干重)和蓄积速率均为:内脏团>鳃>外套膜>贝柱。其数值分别为:562.93×10-6和40.21×10-6/d,354.27×10-6和25.31×10-6/d,125.36×10-6和8.95×10-6/d,34.49×10-6和2.46×10-6/d。(2)排放实验期间,各组织中Cd2+蓄积量随排放时间的增加而逐渐下降。至排放第10天各组织中的Cd2+排出率为:贝柱﹥鳃﹥外套膜﹥内脏,各组织中Cd2+含量明显降低。表明:经短时间镉污染的虾夷扇贝,转入清洁海水一段时间对其体内Cd2+的排出是很有效的。(3)不同浓度Cd2+对虾夷扇贝各组织的影响实验表明:当Cd2+浓度相同时,扇贝不同组织蓄积量和富集系数次序均为:内脏团>鳃>外套膜>贝柱。虾夷扇贝各组织Cd2+蓄积量均随着暴露水体中Cd2+含量的增加而增加,海水中Cd2+浓度不影响Cd2+在虾夷扇贝各组织内的分配次序。而同一组织对Cd2+的富集系数与其蓄积量不同,它随着金属浓度的升高而呈现下降的趋势,贝柱的富集系数始终处在最低值。     

悬浮物对虾夷扇贝致死效应的研究

虾夷扇贝原产于太平洋西部和北部的俄罗斯、朝鲜及日本沿岸等地,适于在低温、高盐度海洋环境中生存、生长。为确定虾夷扇贝适宜的生存环境,研究了悬浮物对虾夷扇贝的致死作用。结果表明:(1)悬浮物对虾夷扇贝的急性致死效应(72h)不强;(2)高浓度悬浮物对虾夷扇贝具有很强的慢性致死作用。     

大窑湾海域虾夷扇贝体内麻痹性贝毒的周年变化

麻痹性贝毒是对人体健康构成严重危害的甲藻类毒素。2007～2008年,大窑湾虾夷扇贝体内麻痹性贝毒2周年的调查发现,其含量与组分有着明显的季节变化,4-7月份麻痹性贝毒含量较高,4月份最高,平均含量可达378.32μg STXeq/100 g,有C1、C2、GTX1、GTX2、GTX3、GTX5、dcGTX2、dcGTX3、neoSTX、STX等10种毒素组分。大窑湾虾夷扇贝体内麻痹行贝毒组分显著增多,含量明显增高。     

长海海域浮筏养殖虾夷扇贝生物沉积速率的现场研究

为评价浅海高密度、规模化浮筏养殖贝类的生物沉积作用及其环境生态效应,本文运用生物沉积物捕集器对长海海域浮筏养殖虾夷扇贝的生物沉积速率进行了四个季度的现场测定。结果表明,同一养殖区不同排筏虾夷扇贝的生物沉积速率有很大不同,呈现出由低排筏到高排筏逐渐降低的趋势;不同季节虾夷扇贝生物沉积速率变化明显,秋季最高,冬季最低。海水中悬浮颗粒物浓度及水温是影响扇贝生物沉积速率的主要因素。     

利玛原甲藻中大田软海绵酸和鳍藻毒素-1提取与纯化

批量培养产生腹泻性贝类毒素的利玛原甲藻,甲醇提取超声破碎后的藻细胞;用大孔吸附树脂HP20富集其胞外毒素并进行毒素的初步纯化。经制备型高效液相色谱法分离,分别得到毫克级的大田软海绵酸和鳍藻毒素-1固体。经核磁共振氢谱和高分辨质谱确认结构,定量核磁确定纯度,得到的大田软海绵酸和鳍藻毒素-1纯度分别为99.39%和99.26%,满足标准物质制备要求。     

改性粘土治理有害藻华方法对虾夷扇贝(Patinopectenyessoensis)稚贝的影响

研究了改性粘土对虾夷扇贝稚贝的急性和慢性影响,探索了改性粘土除藻过程中对虾夷扇贝稚贝的影响。96 h急性毒性实验发现,改性粘土对虾夷扇贝稚贝的半致死浓度为2.3 g/L,安全浓度为0.23 g/L,高于现场使用的浓度0.1 g/L。慢性毒性实验显示,0.1~1.0 g/L的改性粘土对虾夷扇贝稚贝的存活率、壳长和壳高略有影响,但是影响不显著。对稚贝滤食率的研究发现,加入改性粘土会影响其摄食,并且随着改性粘土浓度的增高影响越明显。模拟养殖水体爆发藻华后喷洒改性粘土的实验表明,改性粘土在有效去除藻细胞,改善水体环境的同时,还能使虾夷扇贝稚贝的存活率从22%提高到38%。另外,如采用先改性粘土治理后投放稚贝的策略,稚贝的存活率大大提高,约是对照组的3倍。本文的实验结果说明采取适当的策略和适当用量的改性粘土即可有效去除有害藻华,也对虾夷扇贝稚贝之类的养殖生物无害甚至有益,是一种极具应用前景的藻华治理技术方法。     

8:2氟调聚羧酸在虾夷扇贝体内的蓄积、分布与转化

以虾夷扇贝（Patinopecten yessoensis）为受试生物,研究了8：2氟调聚羧酸（8：2FTCA）在虾夷扇贝不同组织（肝脏、鳃、性腺、外套膜、闭壳肌）中的蓄积、分布和生物转化特征.结果显示,8：2FTCA蓄积浓度最高的组织为肝脏,达峰值最快的组织为鳃.在8：2FTCA代谢过程中,检测到8：2氟调聚不饱和酸（8：2FTUCA）、7：3氟调聚羧酸（7：3FTCA）、全氟辛酸（PFOA）、全氟壬酸（PFNA）和全氟庚酸（PFHpA）5种代谢产物,其中7：3FTCA和PFOA为含量最丰富的2种代谢产物.它们主要分布在鳃和肝脏组织中,鳃和肝脏是8：2FTCA进行生物转化的主要器官,并且鳃组织中代谢产物的浓度最高.推测出虾夷扇贝体内8：2FTCA的生物转化路径,与虹鳟的生物转化行为相比,虾夷扇贝在代谢产物产量和半衰期上均有差异,说明水生生物的生物转化行为具有物种差异性.8：2FTCA在虾夷扇贝体内可转化为PFOA、PFNA和PFHpA等全氟烷基羧酸（PFCAs）,是虾夷扇贝体内PFCAs的一个间接来源.     

8:2氟调聚羧酸在虾夷扇贝体内的蓄积、分布与转化

以虾夷扇贝（Patinopecten yessoensis）为受试生物,研究了8：2氟调聚羧酸（8：2FTCA）在虾夷扇贝不同组织（肝脏、鳃、性腺、外套膜、闭壳肌）中的蓄积、分布和生物转化特征.结果显示,8：2FTCA蓄积浓度最高的组织为肝脏,达峰值最快的组织为鳃.在8：2FTCA代谢过程中,检测到8：2氟调聚不饱和酸（8：2FTUCA）、7：3氟调聚羧酸（7：3FTCA）、全氟辛酸（PFOA）、全氟壬酸（PFNA）和全氟庚酸（PFHpA）5种代谢产物,其中7：3FTCA和PFOA为含量最丰富的2种代谢产物.它们主要分布在鳃和肝脏组织中,鳃和肝脏是8：2FTCA进行生物转化的主要器官,并且鳃组织中代谢产物的浓度最高.推测出虾夷扇贝体内8：2FTCA的生物转化路径,与虹鳟的生物转化行为相比,虾夷扇贝在代谢产物产量和半衰期上均有差异,说明水生生物的生物转化行为具有物种差异性.8：2FTCA在虾夷扇贝体内可转化为PFOA、PFNA和PFHpA等全氟烷基羧酸（PFCAs）,是虾夷扇贝体内PFCAs的一个间接来源.     

镉胁迫对虾夷扇贝抗氧化防御系统的影响

实验研究了虾夷扇贝在96 h的急性毒性效应,以及不同浓度Cd2+(0,0.005,0.025,0.050,0.150和0.300 mg/L)对虾夷扇贝内脏团超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽-过氧化物酶(GSH-PX)活力的影响,以探讨其用于污染暴露的生物标记的可行性。结果表明:虾夷扇贝96 h的LC50为1.73 mg/L;其95%的置信区间是1.58～1.90 mg/L;安全浓度为0.0173 mg/L。酶活力:0.025 mg/L及以上的各实验组SOD活力先上升后下降,在第3 d时达到峰值,与对照组呈显著差异(P<0.05);处理第6 d,各浓度组SOD活力有所下降,到第9 d时受到抑制;CAT活力在处理0.5 d时,0.025mg/L0、.150 mg/L和0.300 mg/L三个浓度组均受到显著诱导(P<0.05),处理第6 d时,各实验组酶活力开始受到抑制。两种酶对实验设计的Cd2+浓度反应敏感,呈现出"诱导-抑制"规律,对海洋Cd2+早期污染具有指示作用。GSH-PX对Cd2+污染没有SOD和CAT那样敏感,GSH-PX的各个实验组与对照组相比差异均不显著,因而它作为对海洋Cd2+早期污染指示物的意义不大。     

水网藻对铜绿微囊藻的化感作用及对氮磷去除能力研究

通过测定藻液D680和叶绿素a浓度,研究了水网藻种植水对铜绿微囊藻生长的影响,探讨了在分离培养和共生培养2种条件下水网藻对铜绿微囊藻的抑制作用,并考察了水网藻对氮磷的去除能力.结果表明,水网藻对铜绿微囊藻有较强的抑制作用,在水网藻种植水作用8 d后,铜绿微囊藻死亡率达92%;不同浓度的水网藻对铜绿微囊藻的抑制作用不同,...     

有害甲藻米氏凯伦藻（Karenia mikimotoi）对海洋青鳉鱼（Oryzias melastigm）的急性毒性效应研究

米氏凯伦藻（Karenia mikimotoi）是我国近岸海域常见的有毒有害藻华肇事种,能产生多种毒素,其发生藻华时会使大量鱼类或贝类死亡。本研究从细胞生物学、氧化和免疫酶活性角度研究米氏凯伦藻对海洋青鳉鱼（Oryzias melastigma）的急性毒性效应（72 h）,以期揭示米氏凯伦藻对鱼类的致死原因。组织切片结果表明,高浓度的米氏凯伦藻[（1.37～1.52）×107 cells/L]可以导致海洋青鳉鱼鳃丝断裂,成团状与相邻鳃丝融合,鳃丝上皮细胞的细胞核发生偏移,并使肝细胞出现空泡化现象。高浓度的米氏凯伦藻能够抑制海洋青鳉鱼的鳃和肝组织的SOD酶活性和CAT酶活性,引起海洋青鳉鱼脂质过氧化,导致丙二醛（MDA）含量升高,对组织造成损伤。本研究结果表明,米氏凯伦藻可能通过氧化应激反应使海洋青鳉鱼的鳃和肝组织受损,为深入阐明米氏凯伦藻的毒性机制提供参考。     

麻痹性贝类毒素GTX1/4和GTX2/3的提取与纯化

麻痹性贝类毒素GTX1/4和GTX2/3是我国近海危害最严重的藻毒素。本研究以染毒紫贻贝为原料,贝肉均质后以0.18 mol/L甲酸溶液超声提取,提取液先用乙酸乙酯和氯仿洗涤,然后用大孔吸附树脂SP700净化,亲水型高效制备液相色谱分离纯化,得到麻痹性贝类毒素GTX1/4和GTX2/3组分,为麻痹性贝类毒素标准物质的研制提供了可靠的技术方法。     

芦苇和香蒲种间竞争对混合种植人工湿地污染河水净化特性的影响

为了系统评估混合种植人工湿地中植物组成的变化规律,以及物种竞争对湿地植物-微生物相互作用和湿地净化功能的影响特性,基于芦苇、香蒲混合种植的表面流人工湿地中试实验,开展了连续5年的研究.结果表明,在混合种植人工湿地中,芦苇从进水端开始侵蚀香蒲生态位,芦苇的生长密度和生物量在5年后分别达到了香蒲的11.5和6.1倍,但香蒲...     

生物炭对Pseudomonas flava WD-3的固定化及其强化人工湿地污水处理研究

为确保寒冷地区冬季人工湿地的污水处理效果,采用从南四湖人工湿地底泥中分离纯化得到的一株低温菌Pseudomonas flava WD-3为研究对象,以水稻秸秆在300、500和700℃下炭化得到的生物活性炭为吸附载体,在6~8℃低温条件下,通过重复试验探索生物炭对微生物吸附固定的最佳时间及对污水的去除效率,并将最优的生物炭固定化菌剂投入到人工湿地中,探究菌剂投加量对污水处理效果的影响.结果表明,水稻秸秆生物炭最佳热解温度为700℃,对Pseudomonas flava WD-3的吸附固定化时间为24 h.生物炭固定化Pseudomonas flava WD-3在冬季人工湿地的最佳投加量为0.042 g·L~(-1),其对污水中COD、NH_4~+-N和TP的去除效率有明显的提高,分别为游离菌处理效果的1.03、1.15、1.14倍,且去除性能稳定.生物炭固定化Pseudomonas flava WD-3对污水中COD、NH_4~+-N、TN和TP的降解过程符合一级反应动力学模型.     

不同种植密度的黑藻在城市河道中净化效果的模拟

在流速为1.74 cm/s的较低动水条件下,设置3组黑藻种植密度,ρ1、ρ2和ρ3分别为0.9、1.9和3.0株/dm ²,模拟不同密度的黑藻对城市河道水质的净化效果。结果表明,与ρ1和ρ3组相比,ρ2组对NH₃-N、COD_Cr和TP的净化均有优势,其平均去除率分别为87.79%、67.43%和82.48%;试验结束后,水质由原GB 3838—2002《地表水环境质量标准》地表Ⅴ类水质净化为Ⅲ类水质。说明在较低流速水环境中黑藻的种植密度以1.9株/dm ²的净化效果为佳。     

小球藻高效净化猪场废水厌氧发酵沼液研究

为了净化脱除养猪场废水厌氧发酵沼液中的主要污染物,本文利用臭氧氧化对沼液灭菌并且降解其中的大分子有机物(效果优于高压蒸汽灭菌法),然后高效培养小球藻转化为生物质变废为宝.研究了通入不同体积浓度CO_2以及在沼液中补充部分营养盐对微藻生长净化沼液的影响.当CO_2体积浓度从2%逐渐增加到30%时,微藻生物质产量和脱除污染物效率先升后降,并在体积浓度为15%时达到峰值.当沼液中补充添加营养盐10 mg·L~(-1)磷和1 mg·L~(-1)铁时,微藻生物质产量相对未添加条件进一步提高了29.1%,达到了5.81 g·L~(-1),相应的COD、TN、NH_3-N、TP和抗生素替米考星等污染物脱除效率分别提高到88.5%、91.2%、93.6%、98.9%和90.7%.因此,小球藻可高效净化猪场厌氧发酵沼液同时生产高值生物质,具有良好的应用前景.     

温度和氮、磷限制对南海一株利玛原甲藻生长和产毒的影响

为评估我国南海海域分布的一株产毒底栖型利玛原甲藻（Prorocentrum lima, HN45株）的潜在风险,在不同温度（20 ℃、25 ℃、30 ℃）和氮、磷限制（氮磷比:4.08、8.17、16.3、24.5、73.5、147）条件下对其进行室内培养,比较了温度和氮、磷限制对该株赤潮藻的细胞数、比生长率和色素等生理特征及其腹泻性贝类毒素（diarrhetic shellfish toxins,DSTs）生产特性的影响。多因素方差分析结果表明,温度和磷限制均显著影响利玛原甲藻的细胞数、多甲藻素和大田软海绵酸（okadaic acid,OA）细胞内总毒素含量。单细胞产毒量在温度为25 ℃、磷浓度为6 μM时呈现最高值,即11.34 pg/cell。磷限制抑制了藻细胞的生长和繁殖,但显著提高了其产毒能力。研究结果显示,该株藻细胞产毒以游离态DSTs毒素为主,其相应酯化态毒素含量仅占单细胞产毒总量的3%～14%,含量远低于游离态毒素。研究还发现,利玛原甲藻所产叶绿素a（chlorophyll a,Chl a）含量随生长周期的变化与DSTs含量呈负相关,进一步证实了Chl a与DSTs存在竞争关系,这对于解析环境胁迫条件下利玛原甲藻生存策略提供了重要科学依据。     

不锈钢毡电极MEC甲烷原位纯化及原理

为实现有机废弃物能源化利用,采用不锈钢毡电极微生物电解池(MEC)处理含乙酸的模拟废水,系统地研究了外加电压对乙酸去除、甲烷(CH4)生成、微生物种群和活性等方面的影响.结果表明,MEC(0.4 V)中乙酸去除速度最快,可以达到(167.30±0.71)mg·L~(-1)·h-1;MEC(1.0V)中CH4浓度、CH4产生速度和乙酸去除率达最大值,分别为96.98%±1.19%、(1.18±0.04)LMet·d-1·LR-1和100%±0.05%.另外,外加电压可提高阴极微生物代谢活性和嗜氢产甲烷菌的相对丰度.外加电压为1.0 V时,嗜氢产甲烷菌相对丰度达78.87%,其中Methanospirillum最为丰富,其含量占到全部微生物的68.38%.研究证明MEC可以实现乙酸的快速去除、甲烷高效制备和甲烷原位纯化.