全氟辛酸对斜生栅藻细胞膜特性影响研究(Effect of Perfluorooctane Acid on Cell Membrane Properties of Scenedesmus obliquus)

斜生栅藻暴露于全氟辛酸(PFOA)中,其细胞膜特性可通过不同荧光染料染色的荧光信号变化来反映.应用流式细胞仪检测荧光信号,研究了PFOA对斜生栅藻细胞膜的完整性、选择透过性和膜电位指标的影响效应.实验结果显示,全氟辛酸对表征细胞膜完整性的碘化丙啶(PI)染料荧光强度起到显著刺激作用,栅藻细胞膜受损几率随暴露浓度升高呈现上升趋势;低暴露浓度下栅藻细胞膜选择透过性增强,但在高浓度暴露下这一细胞膜特性受到明显抑制,具体表现为表征酯酶活性的二乙酸荧光素(FDA)荧光强度出现先升后降的变化;与FDA荧光强度变化趋势相反,反映膜电位的碘代3,3’-二己氧基羰花青(DIOC6(3))荧光强度则先降后升,预示高浓度PFOA暴露将导致细胞膜处于异常的生理状态.     

FDA-PI双色荧光法检测蓝藻细胞活性的研究

对FDA-PI双色荧光法检测水华鱼腥藻和铜绿微囊藻的活性进行了研究,用荧光显微镜对染色结果进行测定.结果表明,在蓝色光激发下(495nm),活细胞被双醋酸荧光素FDA染成亮绿色,死亡细胞被碘化丙锭PI染成红色.染色效率与原植体类型和细胞密度有关.对细胞密度为6×107—7×109个·l-1的铜绿微囊藻,FDA染色效率可达94%以上.对细胞密度为4×107—5×108个·l-1的水华鱼腥藻,FDA染色效率可达91%以上,但细胞密度增大到5×109个·l-1时,由于藻丝体易卷曲在一起,FDA染色率下降到67%.对死亡细胞,PI染色率基本都可达到100%.因此,用FDA-PI检测活细胞和死亡细胞混合的细胞悬液,可根据细胞所发出的不同荧光而判断细胞活性.     

Vero细胞对2,4,6-三氯苯酚的毒性响应特征和敏感性分析

以2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-trichlorophenol,TCP)为例,采用MTT比色实验和ANNEXIN V-FITC/PI双染色-流式细胞技术研究了Vero细胞对有机化学污染物的毒性响应特征和敏感性,以期发现一种灵敏、可靠的表征微量化学物质综合毒性的方法.研究结果表明:1)TCP浓度对Vero细胞的毒性响应特征有决定作用.低浓度TCP(≤0.5mg·L-1)即可使部分细胞从原有的刚性不规则三角形结构变为圆形或椭圆形,但细胞的生长未受明显抑制.TCP浓度在1~5mg·L-1时,细胞生长开始受到抑制,表现为细胞增殖受到抑制及部分细胞凋亡或死亡,但增殖抑制率和TCP浓度之间的关系不明显.当TCP浓度大于5mg·L-1时,细胞增殖明显受到抑制,且随TCP浓度的增加,细胞增殖抑制率逐渐升高.2)TCP作用时间对Vero细胞的毒性响应特征有显著影响.ANNEXIN V-FITC/PI双染色-流式细胞仪检测结果表明,TCP作用24h内Vero细胞毒性表现为以细胞膜的完整性受到损伤为主,凋亡或坏死细胞比例较小;而48h后,凋亡细胞的比例明显增加.细胞复壮实验结果进一步证实24h内形态发生变化的细胞并未完全坏死或凋亡.以上结果表明细胞形态变化和细胞膜损伤均为细胞毒性的早期表现特征,两者之间可能存在某种相关性,以此表征化学污染物的生物毒性具有较高的灵敏度,值得进一步研究.     

溶藻细菌HSY-03对赤潮异弯藻抗氧化系统的影响

为研究溶藻细菌HSY-03(Bacillus sp.)对赤潮异弯藻的溶藻机制,采用不同浓度HSY-03无菌上清液处理赤潮异弯藻藻细胞,测定藻细胞光合色素含量、叶绿素荧光效率、细胞内部活性氧(ROS)水平和抗氧化系统活性变化.结果表明,HSY-03无菌上清液作用24 h之后,赤潮异弯藻叶绿素a含量、类胡萝卜素含量和最大光化学效率(Fv/Fm值)均快速下降,表明藻细胞光合作用受到抑制;处理2 h后ROS含量即上升,至6 h后逐渐下降;处理12 h膜脂化过氧化产物丙二醛(MDA)含量上升,至48 h达到峰值,表明藻细胞内部氧化损伤严重;藻细胞内抗氧化系统响应被激发,抗氧化酶系统超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性不同程度上升,以清除细胞内部ROS.非酶促抗氧化系统谷胱甘肽(GSH)和抗坏血酸(AsA)含量上升,二者协同作用清除ROS.这表明,HSY-03上清液可能通过影响光合作用和作用于藻体的膜结构,引起细胞氧化损伤,最终导致藻细胞死亡.研究结果表明,HSY-03可以作为一种长期环境友好型生物因子有效防治赤潮异弯藻.     

不同Cu2+浓度处理对斜生栅藻生长及叶绿素荧光特性的影响

利用浮游植物荧光仪(phyto-PAM)研究了不同Cu2+浓度不同时间(12、24、36和48 h)处理后,斜生栅藻Scendesmus obliquus生长及叶绿素荧光特性等的变化.测定的主要参数有:PS Ⅱ最大光能转化效率(Fv/Fm),PS Ⅱ实际光能转化效率(φPSⅡ=Yield),PSⅡ潜在活性(Fv/Fo),最大相对电子传递效率(rETRmax,即Pm),光能利用效率(α)和细胞密度(A650nm值),叶绿素a、叶绿素b及胡萝卜素含量.结果表明:高浓度Cu2+处理(20～010 μamolμmol·L-1)下,Fv/Fm、Yield、Fv/Fo、rETR、α以及细胞密度等参数随着胁迫时间延长,数值下降幅度显著,叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量也明显下降,低浓度Cu2+处理(0～10 μml·L-1)时上述参数变化不显著.可见,高浓度Cu2+(40～100μmol·L-1)处理对斜生栅藻有显著的胁迫抑制作用,低浓度Cu2+处理(0～10 μmol·L-1)对其影响不明显.     

应用流式细胞技术研究种群初始状态对藻类毒性效应的影响

应用流式细胞技术研究种群初始状态的变化及外源种群介入对藻类毒性效应的影响.结果表明:初始细胞密度的增加可以降低Cu2 的毒性效应.当微囊藻初始细胞密度从103上升到105cells·ml-1时,24h Cu2 处理后微囊藻酯酶活性的EC50值从4.4μg·l-1上升到37μg·l-1.而外源种群(栅藻、小球藻)的介入也可降低Cu2 对微囊藻的毒性效应.     

Cu2+对普通小球藻的光合毒性：初始藻密度的影响

为了研究Cu2+对普通小球藻的光合毒性以及初始藻密度对Cu2+光合毒性的影响,将初始密度为107mL-1的普通小球藻暴露于Cu2+的6个浓度(0、5、10、20、30和40μmol.L-1)中进行96 h的毒性暴露实验,在2、48和96 h分别利用叶绿素荧光仪(MAXI-Imaging-PAM)测定各项叶绿素荧光参数,同时,针对3个不同初始密度的普通小球藻(2×106、5×106和2×107mL-1),测定并比较了其暴露于0、20和40μmol.L-1的Cu2+12 h后,叶绿素荧光参数的变化。不同初始藻密度的毒性实验结果显示,初始藻密度为2×106mL-1时,20和40μmol.L-1Cu2+可完全抑制普通小球藻的光合作用;当初始藻密度增加到5×106和2×107mL-1时,40μmol.L-1Cu2+对普通小球藻的实际光合作用效率仅有约75%和25%的抑制。这表明初始藻密度越大,Cu2+的光合毒性越弱。但随着初始藻密度的增加,初始藻密度的变化对Cu2+光合毒性的影响减弱。初始藻密度为107mL-1时的毒性实验结果显示,暴露于20~40μmol.L-1Cu2+2 h后,普通小球藻的光合作用即受到抑制,且该抑制程度随Cu2+浓度的增加而增强,并随着暴露时间的延长有所缓解。随着Cu2+浓度的增加,最大量子产量(Fv/Fm)、实际量子产量(Yield)、相对电子传递速率(ETR)和光化学淬灭系数(qP)逐渐降低,非光化学淬灭系数(NPQ/4)逐渐上升。研究结果表明,Cu2+对普通小球藻的光合作用有一定的抑制作用,其机理可能为通过引起PSII系统反应中心的部分失活,导致PSII系统反应中心的开放比例减少,引起电子传递速率降低以及ATP和NADPH的合成减慢,从而使光合作用速率下降;初始藻密度对Cu2+的光合毒性大小有较大的影响,故在进行藻类的毒性实验时,也应关注初始藻密度的影响。     

赖氨酸对铜绿微囊藻细胞的抑制机理

在光照条件下赖氨酸可以有效地抑制铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的生长,为了探讨其抑制机理,研究了不同含量赖氨酸对铜绿微囊藻细胞的毒理效应.结果表明:赖氨酸对不同品系铜绿微囊藻生长的抑制效果为无毒藻株＞低毒藻株＞高毒藻株,抑制率为95.52%～49.69%.在抑制前期.赖氨酸对铜绿微囊藻细胞抗氧化系统(SOD、MDA)和细胞膜完整性都没有显著影响,但对细胞色素(叶绿素a和藻胆蛋白)以及细胞酯酶活性具有显著影响;在抑制后期,铜绿微囊藻细胞破碎死亡,各种指标都发生显著性变化.铜绿微囊藻对赖氨酸的响应并不产生细胞脂质过氧化等一般的毒理效应,它可能是一种有序变化的死亡过程.     

纳米MgO对斜生栅藻的毒性效应及致毒机理

为探究纳米氧化镁(MgO)对微藻的毒性效应及致毒机制,以斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为实验材料,测定了纳米MgO对斜生栅藻细胞形态、生长、叶绿素含量及SOD和POD酶活性的影响.结果表明,低浓度的纳米MgO(0.8 mg·L-1)即可对斜生栅藻的生长及叶绿素的合成有抑制作用,说明纳米MgO对斜生栅藻具有明显的毒性.100 mg·L-1纳米MgO处理时,完全抑制了栅藻的生长和叶绿素的合成,藻细胞在4 d内死亡.通过亚甲基蓝还原法测定培养体系中活性氧(ROS)含量发现,随着纳米MgO浓度的升高,ROS大量增加;且纳米MgO暴露条件下,POD酶活性相比于对照组显著增强,但不同浓度纳米MgO处理组之间POD酶活性无明显差异.纳米MgO处理96 h后,当其浓度高于0.8 mg·L-1时,SOD酶活性随浓度升高而降低,表明长时间暴露于纳米MgO后,SOD酶活性受高浓度纳米MgO抑制,而POD酶则作为主要的抗氧化酶清除产生的各种自由基.扫描电镜观察发现,纳米MgO(20 mg·L-1)处理时,斜生栅藻细胞变形,甚至裂解.纳米MgO发生团聚,附着在栅藻细胞表面;团聚的纳米MgO对藻细胞鞭毛有缠绕作用,使细胞聚集成团,限制了藻细胞的游动,并导致细胞间相互遮弊,不利于藻细胞吸收光能.透射电镜观察发现,纳米MgO没有进入藻细胞内部.通过测定纳米MgO解离出的Mg2+的含量和对藻细胞部分生理生化指标的影响发现,其对藻细胞没有毒性效应.因此,纳米MgO对斜生栅藻的致毒机理可归纳为:通过释放大量ROS对藻细胞产生氧化胁迫抑制其生长;高浓度的纳米MgO引起藻细胞的接触性物理损伤,导致藻细胞质壁分离,裂解;同时纳米MgO团聚并覆盖在藻细胞表面,通过与藻细胞鞭毛的相互作用使细胞聚集成团,影响细胞的正常游动及其对光能、营养物质的吸收利用和气体的交换.     

苯酚对两种微囊藻生长的作用效应

用不同浓度的苯酚处理无毒铜绿微囊藻和有毒铜绿微囊藻。结果显示不加苯酚处理时，有毒藻生长量明显高于无毒藻；100μg／mL的苯酚促进无毒藻生长而抑制有毒藻的生长；苯酚浓度增至200μg／mL，无毒藻的生长才受到抑制。高浓度苯酚胁迫下的藻细胞：光合速率大幅度降低；可溶性蛋白含量减少；细胞膜透性增大；超氧阴离子(O2^-)产生速率和丙二醛(MDA)相对含量升高；超氧化物歧化酶(SOD)活性降低。这些变化有毒藻较无毒藻更显著。表明：有毒微囊藻是水华中的优势种群；两种藻中有毒藻对苯酚的敏感性更大。     

应用流式细胞分析技术研究溴氯海因对近头状伪蹄形藻的毒性作用

实验采用流式细胞术的检测分析方法,探究溴氯海因(BCDMH)对常见淡水藻类近头状伪蹄形藻的作用.研究结果显示BCDMH对近头状伪蹄形藻钓生长抑制作用呈明显的浓度依赖型变化.根据不同浓度细胞生长抑制的百分率计算,24、48和72 h BCDMH对近头状伪蹄形藻生长抑制作用的EC50分别为3.64、3.21和2.56 mg...     

铜胁迫对两种地衣植物生理生化特征的影响

以中国树花（Ramalina sinensis Jatta.）和亚花松萝（Usnea subfloridana Stint.）为材料,研究了铜胁迫对这两种地衣植物生理生化特性的影响。结果表明：在Cu2＋的作用下,中国树花和亚花松萝体内叶绿素质量分数和过氧化物酶（POD）活性发生一系列的变化,且表现出明显的剂量效应关系和时间效应关系。随着处理浓度的加大和处理时间的延长,中国树花体内叶绿素质量分数呈现先降后升再降。在处理的48 h,当Cu2＋质量浓度为0.1 mg.mL-1时中国树花体内叶绿素a质量分数下降为0 mg.mL-1时的16.34%,叶绿素总质量分数下降为42.54%,而当Cu2＋质量浓度为0.5 mg.mL-1时叶绿素a质量分数下降为22.95%,叶绿素总质量分数下降为60.39%,亚花松萝体内叶绿素质量分数呈现先升后降的趋势,当Cu2＋质量浓度为0.1 mg.mL-1时,处理48 h后的亚花松萝体内叶绿素质量分数比36 h下降18.82%;当Cu2＋质量浓度为0.5 mg.mL-1时,处理48 h后的亚花松萝体内叶绿素质量分数比36 h下降23.52%。随着处理浓度的加大和处理时间的延长,中国树花过氧化物酶活性呈现上升的趋势,当Cu2＋质量浓度为0.1 mg.mL-1时,处理24、36、48 h后过氧化物酶的活性分别增加为88.1%、64.83%和65.49%;当Cu2＋质量浓度为0.5 mg.mL-1时,分别增加为69.83%、82.05%和82.57%。而亚花松萝过氧化物酶活性呈现先下降后上升等波动性变化,Cu2＋质量浓度为0.1 mg.mL-1时,处理24、36、48 h后过氧化物酶的活性先下降62.56%,后增加7.93%,又下降42.28%;当Cu2＋质量浓度为0.5 mg.mL-1时,比对照组分别下降72.92%、33.49%和62.56%。对比两种地衣植物发现,中国树花体内生理指标的变化较亚花松萝的明显,说明中国树花对铜胁迫反应较敏感,有利于监测重金属铜污染。     

不同强度的声波对猕猴桃试管苗根系发育的影响

通过用不同强度的声波刺激中华猕猴桃(Actinidia chinensis)的组培试管苗，研究模拟声场的力学刺激对木本植物根系发育的生物学效应．结果表明：适度强度的声波刺激(100dB左右)可促进猕猴桃试管苗根系的生长发育，而根系质膜的通透性也相应降低以阻挡外界有害物质的侵入，使根系活力以及与之相关的根系总长、分根数等指标明显增强；但当声波强度超过一定范围后，对根系发育的促进效应就受到明显的抑制，当110dB时甚至开始抑制试管苗的根系发育．从细胞和分子生物学水平对环境应力影响根系发育的可能机理进行了讨论．图2表1参13     

乙酸铜对银鲳幼鱼急性毒性及抗氧化酶活性的影响

为评价乙酸铜对银鲳的安全性及毒性效应,采用静水急性暴露实验,研究了8个乙酸铜浓度梯度(0、0.150、0.206、0.282、0.387、0.531、0.729、1.00 mg·L~(-1))对银鲳幼鱼的急性毒性,以肝脏和鳃组织的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化酶(GSH—PX)以及谷胱甘肽巯基转移酶(GST)活性为指标研究乙酸铜对银鲳幼鱼的毒理作用,并进行安全评价。结果表明,高浓度乙酸铜会对银鲳幼鱼产生了较大的毒性,48 h和96 h-LC_(50)分别为0.898 mg·L~(-1)、0.264 mg·L~(-1),安全质量浓度为0.026 mg·L~(-1);不同浓度乙酸铜胁迫下银鲳幼鱼组织中的SOD、CAT、GSH-PX和GST活性均表现为低浓度被诱导而高浓度受抑制的规律,与乙酸铜浓度呈抛物线型剂量效应关系,此外,肝脏中4种抗氧化酶活性普遍高于鳃组织。研究发现,乙酸铜胁迫对抗氧化酶的影响,可以反映银鲳幼鱼机体的受损状况,其中SOD可较灵敏地指示早期低浓度的铜污染。     

Changes in Lipid Peroxidation in the Gill and Muscle of the Marine Bivalve (Perna Viridis) During Exposure to Cadmium and Copper

The marine bivalve, Perna viridis was exposed to sublethal concentration (one third of 24 h LC₅₀) of either cadmium or copper for 1, 3 and 7 days and alterations in lipid peroxidation in the gill and muscle were investigated. Significant increase of the level of malondialdehyde, which is indicative of the peroxidative process, and a decrease of activity levels of glutathione peroxidase and glutathione transferase were observed in both the tissues of copper exposed mussels. the exposure of mussels to cadmium did not elicit any of the above changes.     

三氯生对羊角月牙藻生长及其抗氧化系统的影响

以羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)为实验材料,研究了三氯生(triclosan,TCS)对羊角月牙藻生长、光合作用叶绿素荧光动力学参数及抗氧化酶活性的影响。结果表明,TCS对羊角月牙藻的96h-EC50为0.112mg·L-1,属于高毒。TCS暴露对羊角月牙藻的叶绿素荧光中ABS/RC、PIabs、RC/CSo和OEC比例等参数有显著影响。随着三氯生浓度的增大,羊角月牙藻的叶绿素荧光中ABS/RC大幅上升,PIabs、RC/CSo和OEC比例下降;当三氯生浓度为0.256mg·L-1时,ABS/RC达到最大值,PIabs、RC/CSo和OEC比例下降为最小值,表明藻细胞光合作用的原初反应及电子链传递过程受到严重阻碍。同时,三氯生对羊角月牙藻体内抗氧化酶系中GST活性和MDA含量也有较大影响。在低浓度暴露下,GST活性随TCS浓度增加而增大,但当TCS浓度超过0.256mg·L-1时,GST活性出现显著下降,同时MDA含量达到最大,这种GST活性的下降同时伴随MDA含量的增加表明藻细胞膜系统受到较大损害。     

Automated interpulse duration assessment (AIDA) in the shore crab Carcinus maenas in response to copper exposure

The effects of acute (24 h) and chronic (4␣weeks) copper exposure and subsequent recovery in “clean” conditions on cardiac activity were examined in shore crabs ( Carcinus maenas). Cardiac activity was monitored by automated interpulse duration assessment (AIDA) which permits detection of irregularities in cardiac rhythms in selected invertebrates. Mean interpulse durations, maximum interpulse durations and coefficients of variation were significantly affected by exposure to copper for 24 h and 4 weeks. Mean interpulse durations decreased reflecting an increase in heart rate, whereas maximum interpulse durations and coefficients of variation increased with increasing exposure concentration. Recovery of normal cardiac activity was evident following a 6-week recovery period in “clean” conditions. However, high levels of mortality were seen among crabs exposed to the two highest copper concentrations (0.6 and 0.8 mg l⁻¹ Cu). The extent of recovery was assessed by subjecting the surviving crabs to a physiological challenge. There were no apparent differences in circulatory response to physiological challenge between crabs previously exposed to copper and control crabs. Gill copper concentrations were significantly elevated in crabs that had previously been exposed to copper, despite their return to “clean” sea water for 6 weeks. Midgut gland wet weight/dry weight ratios, haemolymph total protein and midgut gland metallothionein concentrations did not reflect the previous copper exposure. The findings of the present study indicate that AIDA may be a valuable tool for use in toxicity testing. Received: 24 March 1997 / Accepted: 21 October 1997     

Cu2+对羽摇蚊幼虫(Chironomus plumosus)口器致畸作用和抗氧化酶活性的影响

采用静水生物测试法研究Cu2+对羽摇蚊幼虫的急性毒性效应.设定0.005、0.010和0.020g·L-1 3个Cu2+浓度梯度进行急性暴露试验,分别于试验24、48、72和96h时测定摇蚊幼虫组织匀浆超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽-S转移酶(GST)的活性.结果表明,Cu2+对羽摇蚊幼虫体组织CAT和SOD有明显影响,表现出剂量-效应关系.GST活性在暴露72h后表现为受诱导作用(P＜0.05),并在96h时达到最高值(P＜0.01).对经0.005、0.010和0.020g·L-1 3个Cu2+浓度梯度刺激7d后摇蚊幼虫的口器致畸情况的研究结果表明,致畸率与Cu2+暴露浓度之间呈显著正相关关系(P＜0.05).     

全氟辛酸(PFOA)对菲律宾蛤仔体内酶活性的影响

采用半静态毒性实验方法,将菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)分别暴露于0.2、2、20μg·L-1的全氟辛酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)中,在处理后第1、3、6、10、15、21天分别取样,测定整体组织中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽-S-转移酶(GST)、7-乙氧基异吩噁唑酮脱乙基酶(EROD)活性和过氧化脂质(LPO)含量。酶活性分析结果显示:PFOA对菲律宾蛤仔组织SOD、CAT和POD活性均呈现先促进后抑制的作用;低浓度组SOD活性在暴露第1天达到最高,显著高于对照组(P<0.01);中高浓度组SOD活性在暴露第6天达到最低;暴露1~15 d,低浓度组CAT活性均显著高于对照组(P<0.05);高浓度组CAT活性在暴露第6天得到显著诱导,其余时间基本处于抑制状态;中浓度组POD活性在暴露第3天即达到最高,高浓度组POD活性基本一直处于抑制状态;随着PFOA暴露时间的延长,菲律宾蛤仔组织LPO含量呈现了先降低后升高的趋势;各浓度组中EROD的活力都显著被诱导(P<0.01),与处理浓度呈正相关;中高浓度组的GST活性在胁迫期间变化比较显著,呈现诱导-抑制的变化规律。研究表明,PFOA暴露能够引起菲律宾蛤仔组织抗氧化酶和生物转化酶的变化,可以与其他敏感性指标一起作为指示早期海洋PFOA污染的生物标志物。