2种有机污染物对鲈鱼生化标志物系统的影响及作用评价

实验生态条件下筛选了鲈鱼的一组生化标志物组成生化标志物系统,研究其对不同有机污染胁迫的响应差异.将鲈鱼分别暴露于2种有机污染物:0.1 mg/L、1 mg/L的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和2μg/L、20μg/L的苯并[a]芘(B[a]P),研究长时间(18 d)、亚致死污染胁迫下鲈鱼生化标志物系统各组分:肝脏组织抗氧化酶中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(Gpx)、谷胱甘肽(GSH)、谷胱甘肽硫转酶(GST)以及诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和脑组织中乙酰胆碱脂酶(AChE)活性的变化,同期检测了热激蛋白70(Hsp70)表达的变化,并对所得到的结果进行了主成分分析(PCA).结果表明,①与未受胁迫的对照组相比,B[a]P胁迫能够显著诱导鲈鱼体内的SOD、GST、Gpx活性以及GSH含量的变化(p0.05),但对其它几种酶的活性影响并不明显;SDBS胁迫对CAT、Gpx、iNOS和AChE活性的诱导作用明显,但对SOD、GST和GSH的影响较小.Gpx是对2种污染物胁迫响应最灵敏的一种生化标志物.②同时测定了不同胁迫条件下鲈鱼血细胞Hsp70表达的影响,结果发现其在SDBS胁迫组中的表达始终高于对照组,而B[a]P在胁迫前期能诱导Hsp70表达升高,以后逐渐下降至对照水平.③鲈鱼的生化标志物系统的不同组分对不同种类的污染胁迫响应有明显差异,对结果进行主成分分析(PCA)后发现,基于PCA和生化标志物系统的研究方法能有效区分不同污染因子的作用,可能在海洋环境污染的早期、预警性评价中具有良好的应用前景.     

a-萘酚对小球藻谷胱甘肽及其还原酶的影响

研究了a-萘酚对2种小球藻谷胱甘肽(包括还型谷胱甘肽GSH与氧化型谷胱甘肽GSSG)含量及其还原酶(GR)活性的影响.结果表明,低浓度a-萘酚对藻细胞的谷胱甘肽水平和GR活性有显著的激发作用,随着a-萘酚浓度的升高,普通小球藻和蛋白核小球藻的GSH含量、谷胱甘肽总量及GR活性均有所提高,并分别在5mg/L和10mg/L时达到最大值,而GSSG均不断下降且在相同浓度下(2mg/L)至最小后开始上升.GSSG/GSH先降后升的变化说明藻细胞在a-萘酚胁迫下膜脂过氧化加剧,而GSH、GR在清除活性氧、消除过氧化方面起了重要作用     

二溴海因对吉富罗非鱼血浆抗氧化酶基因表达的影响

研究不同时间点(1、2、4、8、16 d)及修复期(26 d)、不同浓度(0、0.06、0.3、1.5 mg/L)二溴海因(DBDMH)对雄性吉富罗非鱼血浆中抗氧化酶基因的基因毒性,筛选稳定的生物标志物。实时荧光定量PCR方法检测DBDMH对超氧化物歧化酶(sod)、谷胱甘肽-S-转移酶(gst)、谷胱甘肽还原酶(gr)、谷胱甘肽过氧化物酶1(gpx1)、过氧化氢酶(cat)基因表达的影响。中浓度组雄性吉富罗非鱼血浆抗氧化酶基因(除gr)表达受DBDMH胁迫诱导显著上调;各DBDMH浓度组1 d(sod,gst,gpx1),2 d(gst,gr)抗氧化基因表达呈现浓度依赖性下降,4 d sod,gpx1基因表达呈现浓度依赖性上升;8 d中浓度DBDMH处理组基因表达(gst,gr,gpx1)显著低于低浓度组;恢复试验阶段,中、高浓度DBDMH组各抗氧化酶基因表达均不能恢复到正常水平。0.3 mg/L DBDMH显著增强雄性吉富罗非鱼血浆所测抗氧化酶基因的表达(除1 d gpx1、cat,8和16 d gr),此浓度下抗氧化酶基因作为标志物较合适。     

多酚对真核微藻的重金属抗性影响及其机制

以真核微藻斜生栅藻为试验对象,对其在重金属Pb²⁺胁迫下,添加焦性没食子酸(PA)后的生物量变化及其机制进行了探究.结果表明:作用第4d,10.0mg/L单独Pb²⁺对斜生栅藻的抑制率为73.1%,但在Pb²⁺胁迫的同时添加不同浓度PA(1.0,5.0,10.0,15.0mg/L),可见明显的低促高抑现象,1.0～10.0mg/LPA添加组抑制率显著低于单独Pb²⁺胁迫组,P<0.05.其机制研究表明,Pb²⁺可严重损害藻细胞的结构,增加细胞的氧化压力,在早期诱导抗氧化酶如超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽还原酶(GR)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和谷胱甘肽-S-转移酶(GST)的显著升高;而添加PA后,除最高浓度组(15mg/L),其余各组4种抗氧化酶活力在实验测定时间内均保持在较高水平,尤其是5.0～10.0mg/L组,其光合效能以及对Pb²⁺的吸收率较单独Pb²⁺胁迫组均有显著性提高,P<0.05,且细胞的形...     

α-萘酚对小球藻谷胱甘肽及其还原酶的影响

研究了--萘酚对2种小球藻谷胱甘肽-包括还型谷胱甘肽GSH与氧化型谷胱甘肽GSSG-含量及其还原酶-GR-活性的影响.结果表明,低浓度--萘酚对藻细胞的谷胱甘肽水平和GR活性有显著的激发作用,随着--萘酚浓度的升高,普通小球藻和蛋白核小球藻的GSH含量、谷胱甘肽总量及GR活性均有所提高,并分别在5mg/L和10mg/L时达到最大值,而GSSG均不断下降且在相同浓度下-2 mg/L-至最小后开始上升.GSSG/GSH先降后升的变化说明藻细胞在--萘酚胁迫下膜脂过氧化加剧,而GSH、GR在清除活性氧、消除过氧化方面起了重要作用.     

H2S信号在拟南芥响应SO2胁迫过程中的作用

以拟南芥为实验材料,研究植物对H₂S和SO₂处理的转录响应及其关系,并利用外源喷施H₂S及其清除剂的方法,检测SO₂熏气后植株体内H₂S的产生及其生理效应,探讨气体信号分子H₂S在植物响应SO₂胁迫过程中的作用.高通量测序结果发现,H₂S和SO₂处理诱导拟南芥植株多个基因转录水平改变,并有1220个基因在两种处理条件下均差异表达,其中包括多个硫代谢和谷胱甘肽代谢相关基因,表明H₂S和SO₂在调控硫代谢途径中具有交互作用.SO₂熏气诱导拟南芥植株体内H₂S合成酶基因LCD和DES1转录水平提高,胞内H₂S含量增多.同时,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性升高,含硫抗氧化物谷胱甘肽(GSH)含量及其相关酶谷胱甘肽硫转移酶(GST)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性提高,活性氧H₂O₂含量增加,膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量与对照相比无显著差异.外源喷施H₂S可进一步提高SO₂熏气下拟南芥植株GSH含量及其相关防御酶的活性,H₂O₂含量降低.但喷施亚牛磺酸(HT)清除H₂S后,SO₂熏气拟南芥植株GSH含量、抗氧化酶SOD、CAT和GST活性降低,MDA含量大幅增加.结果表明,SO₂熏气诱导产生的H₂S可作为信号分子,提高机体抗氧化防御能力,增强植物对SO₂胁迫的抗性.     

全氟辛烷磺酸对蚯蚓体内4种酶活性的影响

采用人工土壤法,研究了不同暴露浓度的全氟辛烷磺酸(PFOS)对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)体内过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活性及蚯蚓细胞色素P450(CYP450)含量的影响。研究结果表明,各指标敏感性总体为CYP450>CAT>GSH-PX>SOD。人工土壤试验中PFOS诱导CYP450含量增加,同时又抑制CAT活性。试验第4天时,50mg/kg处理组CAT活性是对照组的2.83倍,SOD活性达到190.769 U/mg,是对照组的2.19倍;12.5 mg/kg处理组GSH-PX活性最高,CYP450含量是对照组的3.85倍。PFOS暴露浓度与蚯蚓CAT、SOD和CYP450活性存在剂量-效应关系,在PFOS环境污染诊断时,可将第4天时的CAT、GSH-PX活性和CYP450含量作为生物标志物。为赤子爱胜蚓体内抗氧化酶和CYP450作为PFOS污染的早期诊断和生态风险监测生物标志物的可行性提供科学依据。     

碳酸盐矿化菌的筛选与其吸附和矿化Cd~(2+)的特性

从贵州省毕节市妈姑镇矿区重金属污染的土壤中筛选出5株碳酸盐矿化菌,探究其吸附和矿化Cd~(2+)的特性.从代谢热角度阐明Cd~(2+)与基质(尿素)胁迫下菌活性会降低.实验结果表明,2#菌株对Cd~(2+)耐受能力可达250mg/L.菌株吸附和矿化效率随Cd~(2+)浓度增大而降低.Cd~(2+)初始浓度为10mg/L时,菌龄为4h的菌株对Cd~(2+)矿化效果最佳(45.14%),且矿化效果稳定.该研究表明碳酸盐矿化菌通过诱导沉淀矿化去除Cd~(2+)的效果优于菌体吸附,为碳酸盐矿化菌修复重金属污染提供理论参考和实践指导.     

假丝酵母对养殖水体中亚硝酸盐的降解特性

应用假丝酵母(Candida sp.)对影响亚硝酸盐降解的各种主要因素进行了研究,发现降解菌在25～30℃,pH值5.6～7.0及亚硝酸盐初始浓度0～1.0mg/L范围内保持高活性.当亚硝酸盐浓度大于1.5mg/L时,平均降解速率线性下降.当接种量(菌悬液/反应液)为2 mL/1000mL时亚硝酸盐的降解是高效与经济的.同时水体中有机物、微生物的含量及Ca²⁺与Mg²⁺的比例对降解率有一定的影响.     

SBR反应器中全自养硝化颗粒污泥的特性研究

在SBR反应器中接种硝化污泥,研究了污泥颗粒化过程中某些性能的变化,包括沉降性能、胞外聚合物、氧利用速率等.结果表明,当SBR沉淀时间由39min缩短至10min时,污泥SVI由接种时的110mL/g降低至24～42mL/g.EPS(以VSS计)中蛋白质含量由接种时的163mg/g增长到250～270mg/g;而EPS中多糖变化不大,基本在20～30mg/g;硝化颗粒污泥中EPS的蛋白质/多糖的比例基本在9～13左右.反应器中污泥浓度(以VSS计)约2.5g/L,VSS/SS基本保持在85%～90%.在反应器运行初期,污泥中氨氧化菌的活性(SOUR-A)和亚硝酸氧化菌的活性(SOUR-N)不断升高,在第17d,SOUR-A和SOUR-N分别达到259mg/(g·h)和119mg/(g·h);为接种污泥的2.4和5.3倍.当硝化颗粒形成且粒径不断增大后,污泥的SOUR-A和SOUR-N开始降低.污泥中异养菌的活性(SOUR-H)和内源呼吸活性(SOUR-E)在颗粒化过程中都保持在10mg/(g·h).     

二溴联苯醚对纤细裸藻的生态遗传毒性效应

通过检测纤细裸藻生长、抗氧化酶活性和单细胞凝胶电泳(彗星试验)研究了4,4’-二溴联苯醚(BDE-15)对纤细裸藻(Euglena gracilis)的生态遗传毒性效应.结果表明,低浓度BDE-15(3×10-6mg/L)对纤细裸藻的生长无显著影响,高浓度时(3mg/L)具有明显的抑制作用,相比空白抑制率达69.70%;叶绿素a和类胡萝卜素含量在高浓度BDE-15作用下显著上升;谷胱甘肽(GSH)和细胞总蛋白含量则随BDE-15浓度增加明显下降;抗氧化酶系统中超氧化物歧化酶(SOD)活性随BDE-15浓度升高显著下降,具明显的剂量-效应关系,过氧化物酶(POD)活性随BDE-15浓度增加呈上升趋势,最高浓度组(3mg/L)比空白对照提高93.45%,显示BDE-15胁迫可诱导抗氧化酶活性;彗星试验结果显示纤细裸藻细胞DNA损伤程度随BDE-15浓度增加而加重,表明高浓度BDE-15具有潜在致突变性.     

胜利原油对半滑舌鳎幼鱼肝脏谷胱甘肽过氧化物酶和谷胱甘肽转硫酶活性的影响

在实验室条件下研究了不同浓度胜利原油暴露1、2、4、8、15d以及解除污染1d和3d后对半滑舌鳎幼鱼肝脏谷胱甘肽过氧化物酶( GSH-PX)和谷胱甘肽转硫酶(GST)活性的影响.结果表明:曝油15d内,各浓度组GSH-PX活性呈峰值变化,先增大后减小,第4d时升高到最大值,其中3.2 mg/L组在第1d就被显著诱导(P...     

黑藻对十二烷基苯磺酸钠和多聚磷酸钠胁迫的响应

研究了在十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和多聚磷酸钠(STPP)及其复合胁迫下,黑藻过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性变化及其耐受浓度.结果表明,POD活性随着处理浓度的增加而逐渐增大;CAT在低浓度胁迫时活性逐渐增加,在较高浓度胁迫时活性降低;实验初期(6h时),SOD活性逐渐升高,随着SDBS处理浓度的提高及时间延长,SOD活性下降,并且在8mg/L浓度处理72h,SOD失活.SDBS对黑藻SOD的抑制作用大于STPP.黑藻对SDBS的耐受浓度(8mg/L)明显小于STPP的耐受浓度(256mg/L).黑藻对SDBS和STPP复合胁迫的耐受浓度值为(32+64)mg/L.     

红树蚬体内氧化逆境标志物对SCCPs暴露的响应

实验室条件下,观测不同剂量-时间短链氯化石蜡(SCCPs)暴露下红树蚬(Polymesoda erosa)血液及鳃组织的4种氧化逆境标志物(SOD、CAT、GST酶活性及MDA含量)的响应特征.结果表明:在低浓度(0.5,1mg/L)和中浓度(5mg/L)胁迫组,血液和鳃组织SOD、GST酶基本表现为随胁迫时间延长,酶活性逐渐上升的趋势;高浓度(10,20mg/L)胁迫组SOD、GST酶在胁迫初期表现出很高的活性,之后逐渐下降.CAT酶在胁迫初期(1d)就表现出最高的酶活性,之后酶活性逐渐降低并最终受到抑制.低浓度胁迫组MDA含量呈现上升-下降-上升的趋势;中等浓度及以上胁迫组,MDA含量持续升高.抗氧化系统在低于5mg/L的SCCPs胁迫组能够有效发挥作用,而高于此浓度的胁迫组,抗氧化系统经过初期的应急反应后,随胁迫时间延长逐渐被破坏.本文还探讨了利用红树蚬作为指示生物的可行性.     

壬基酚对波纹巴非蛤(Paphia undulata)外套膜毒性效应研究

实验室条件下获得了壬基酚(Nonylphenol,NP)对波纹巴非蛤(Paphia undulata)的96 h LC50值为0.26 mg/L。同时研究了波纹巴非蛤外套膜中超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、谷胱甘肽(GSH)含量和丙二醛(MDA)含量在低、中、高(浓度分别为1、10和25 g/L)3个浓度NP曝毒以及清水释放下的胁迫响应。结果表明:胁迫1 d时波纹巴非蛤外套膜SOD活性只有低浓度组被轻度抑制,随后总体呈先诱导后抑制的变化趋势;POD活性在整个胁迫期间只有15 d的低、中浓度组被抑制,其他时间总体呈被诱导状态;GSH含量在胁迫1 d和7 d基本上均低于对照组,而15 d时3个浓度组GSH含量均极显著高于对照组(P 0.01);MDA含量随胁迫时间延长呈明显升高的变化趋势。清水释放后,低浓度组SOD活性、POD活性和GSH含量均恢复正常;中、高浓度组只有GSH含量恢复至对照水平。本研究表明NP对波纹巴非蛤外套膜有明显的氧化损伤,且随着NP浓度升高其受损程度增大,高浓度NP胁迫后外套膜SOD活性、POD活性和MDA含量释放实验结束后未能恢复至对照水平。     

壬基酚对胶州湾典型微藻的毒性效应

以胶州湾常见优势藻种中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)为受试生物,考察了壬基酚(NP)对两种海洋微藻的急性毒性效应,同时以超氧化歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量为指标,研究了两种海洋微藻细胞内抗氧化系统对NP氧化胁迫的响应。结果表明,NP对中肋骨条藻和旋链角毛藻生长抑制的96 h-EC50分别为0.13 mg/L和0.22 mg/L,中肋骨条藻对NP的毒性更为敏感。当中肋骨条藻培养体系中NP浓度在0.04～0.16 mg/L和旋链角毛藻培养体系中NP浓度在0.05～0.20 mg/L时,两种海洋微藻体内SOD活性均呈现出先诱导上升后抑制降低的变化趋势,MDA含量则随NP浓度的增大而增大;而在低浓度NP(<0.05 mg/L)胁迫下,96 h实验周期内,两种微藻细胞内SOD活性和MDA含量与不添加NP的对照组相比无显著差异(P>0.05),表明低浓度的NP胁迫下微藻体内诱导产生的抗氧化酶能够及时清除活性氧自由基,防止细胞受到损伤。暴露实验72 h后,两种微藻细胞内的SOD活性和MDA含量与NP作用浓度呈现显著的浓度-效应关系,这表明微藻细胞内SOD活性和MDA含量可以作为生物标志物用于近海水体中NP生态风险评价。     

四环素抗生素对污泥中四环素抗性基因丰度和表达水平的作用影响

为研究四环素(TC)抗生素对其抗性基因(TC-ARGs)转录表达的作用影响,以从活性污泥中筛选获得的四环素抗性细菌(TRB)作为研究对象,采用荧光定量PCR和逆转录PCR方法检测了7种TC-ARGs,包括tet A、tet C、tet G、tet M、tet O、tet W和tet X基因的丰度和表达水平,并探讨了TC与TC-ARGs丰度及其表达水平之间的相关关系.结果表明,在整个培养周期内,tet A、tet G和tet W基因丰度随TC暴露浓度的增大总体呈现上升趋势,但其余TC-ARGs基因丰度整体波动较大. TC胁迫对不同TC-ARGs的转录表达水平作用影响差别较大,其中,tet A基因表达水平相对稳定,且随TC浓度的升高而上调,在TC浓度为100 mg·L^-1时,其上调倍数高达5. 3倍.在短期(1 d) TC胁迫下,TC-ARGs转录表达水平随TC浓度的升高整体呈现上调趋势.由相关性分析可知,tet A和tet W基因丰度与其转录表达水平之间存在显著的线性相关性,表明其基因丰度可在一定程度上衡量和评价其抗性表达水平,进而反映其功能活性和环境风险.     

钝顶螺旋藻对Cd胁迫的生理反应

研究了钝顶螺旋藻在Cd胁迫下的生理指标的变化.结果表明,在CdCl2浓度为0～24 mg/L范围的Cd胁迫下,随着CdCl2浓度的增加,可溶性蛋白的含量明显低于对照组,抗氧化系统也受到了不同程度的影响.SOD(超氧化物歧化酶)和POD(过氧化物酶)活力呈先增后降趋势,其中POD活力增加的程度较大,最高可达对照的360%,最低也为对照组的262%.在0～24 mg/L浓度范围内,APX(抗坏血酸氧化酶)活力均低于对照组,但随CdCl2浓度的增加呈递增状态.CAT(过氧化氢酶)均高于对照组,整体呈增加的趋势.GSH-PX(谷胱甘肽过氧化物酶)活力均低于对照,最低降至对照组的25%.MDA(丙二醛)作为膜脂质过氧化的产物,其累积是Cd胁迫的突出的生理变化之一,MDA的含量与CdCl2的浓度呈正相关.     

沉积物中三丁基锡对铜锈环棱螺肝胰脏抗氧化防御系统的影响

以铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)为试验对象,采用人工添加TBT的自然沉积物对铜锈环棱螺进行静态暴露实验,研究了沉积物中不同浓度TBT长期暴露(30 d)对铜锈环棱螺肝胰脏的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽(GSH)的影响,以揭示TBT对它们影响的浓度效应关系。结果表明,沉积物中低浓度(100 ng/g)TBT对SOD、CAT和GSH没有影响。当TBT浓度为500～1000 ng/g时,SOD活性呈现浓度依耐性的升高。当TBT浓度为200～1000 ng/g时,CAT活性表现为浓度依耐性的升高。高浓度(2000 ng/g)TBT则导致SOD和CAT活性急剧下降,分别比对照下降了67.33%和54.87%。当TBT浓度为200～1000 ng/g时,GSH含量呈现浓度依耐性的下降,高浓度(2000 ng/g)TBT导致GSH含量急剧下降,比对照下降了76.87%。环境水平的TBT长期暴露对铜锈环棱螺肝胰脏产生了氧化胁迫,高浓度的TBT长期胁迫使肝胰脏受到了严重的氧化损伤。CAT和GSH可以用作环境水平TBT长期暴露的有效生物标志物。     

长期二硫化碳胁迫下硝化污泥微生物菌群变化

我国每年约有近百万吨二硫化碳(CS₂)用于粘胶纤维的生产。工业上常用曝气手段去除CS₂,然而一些CS₂会继续留存在水中并进入污水处理的硝化单元,影响运行效果。研究发现,短期胁迫下10 mg/L CS₂即显著抑制硝化污泥活性,低浓度CS₂(10～40 mg/L)会促进硝化污泥代谢活性和抗氧化活性,高浓度(100～200 mg/L)则会产生抑制。在长期CS₂(20～200 mg/L)胁迫下硝化反应被完全抑制,长期运行过程中发现硝化污泥表面有白色浑浊物,经液相色谱与XPS分析发现该白色浑浊物为单质硫,推测可能发生了CS₂→COS→H₂S→S⁰→SO₃^2-→SO₄^2-的同化过程。在16S rRNA分析中也发现了参与硫氧化的Actinobacteria、Sinomonas丰度升高,也验证了这一推测。