嗜根寡养单胞菌(Stenotrophomonas rhizophila)JC1重金属抗性及其解毒蛋白生物信息学分析

为研究某些重金属解毒蛋白在微生物抗重金属过程中发挥的作用,从常年受重金属污染的某化工厂附近土壤中分离、驯化得到一株对铅、铜、镉3种金属有较好抗性的嗜根寡养单胞菌(Stenotrophomonas rhizophila)JC1,并对其进行了全基因组测序.通过分析其蛋白家族、代谢通路等,发现蛋白质AHY58868.1、AHY59763.1、AHY58405.1 和 AHY57635.1 与重金属解毒直接相关,故利用分析软件对4种蛋白的生物学性质、结构功能和相互作用等分别进行了分析.生理生化试验结果表明,菌株JC1表面光滑,菌落边缘整齐,为无芽孢的革兰氏阳性菌,Pb2+、Cu2+和Cd2+的去除率最高分别可达76.9％、96.7％和47.7％.生物信息学分析结果表明,AHY58405.1为不稳定的亲水性蛋白,而其余3种为相对较稳定的亲水性蛋白.AHY58868.1和AHY59763.1无信号肽结构,而AHY58405.1和AHY57635.1存在信号肽结构.AHY58868.1和AHY57635.1于细胞内膜发挥作用,AHY59763.1在细胞质内发挥作用,AHY58405.1在周质空间发挥作用.蛋白质结构功能和蛋白间相互作用关系分析表明,AHY58868.1主要参与机体铜离子的转运,对维持细胞内铜平衡起关键作用;AHY59763.1和AHY58405.1主要介导重金属与某些阴离子(—PO43-、—SH、—NH2、—COOH等)基团的络合,尤其是AHY59763.1在微生物体内可为二价重金属的络合提供多个活性位点;AHY57635.1主要参与机体的ABC转运蛋白的转运过程,可介导重金属向胞外的排出.     

水环境中的微塑料：环境危害的本证和反证及主要研究空白

科学界与公众对微塑料(microplastics, MPs)的污染越来越重视。我们对文献进行了系统综述,以评价MPs对环境危害的证据权重。我们发现MPs在地表水和沉积物中均有存在。主要以珠状组成为主的碎片和纤维只是检测到的MP形态中的一小部分。检测出的MPs环境浓度很低,与能够影响生物分子水平上的毒性终点、以及摄食、繁殖、生长、组织炎症和死亡率的浓度有数量级的差别。MPs作为疏水性有机化合物的携带者使其在生物体中富集的作用很弱。现有数据表明MPs对环境造成的危害并不明显。实验室毒性实验中使用的MPs与环境中检测到的MPs在颗粒形态、尺寸范围和浓度等方面都有差距。研究中环境介质的选择少受关注。我们亟需开展更高质量的整体监测和更多实际环境效应的研究。只有这样,我们才能够全面表征MPs的环境风险,以便制定实施真正改善环境质量的管控措施。 精选自Emily E. Burns, Alistair B.A. Boxall. Microplastics in the aquatic environment: Evidence for or against adverse impacts and major knowledge gaps. Environmental Toxicology and Chemistry,2018,37:2776–2796.
详情请见 https://doi.org/10.1002/etc.4268
     

排水毒性评价中工具和概念发展的国际分析，寻找动物替代方法，减少脊椎动物的使用

从20世纪40年代开始,排水毒性测试已用于评价排水的潜在生态影响,并据此找到必要的处理方法以保护环境。毒性测试、分析工具和生物监测的系统组合方案逐步发展起来。因为排水毒性测试中所用的脊椎动物数量远大于单一化合物毒性测试的,所以需要开发一种方案以减少脊椎动物(例如鱼类)的使用。发展中国家开始将脊椎动物用于毒性实验以评价排水水质,这样使得新的综合方案的开发更为重要。本文完成了几项任务：1)评价国际上排水毒性测试的研究现状;2)考察目前管理部门、工业界、私人实验室和学术界的实践现状;3)探寻脊椎动物(鱼类)的替代方法包括改进的/新开发的方法和手段。单一手段往往很难满足上述要求,因为需要同时考虑监管需求、有效基准和替代方法的广泛接受度。应用证据权重法的一整套方案可以拥有足够的灵活性,得以满足环境、监管机构、监管团体的多方面要求。这个“工具箱(toolbox)”式的解决方案可以减少对活体(in vivo)鱼类测试的依赖。本文简要综述了污水监管和排水毒性测试方法。我们讨论和描述了正在开发中的替代方法,以及若要将其应用于监管,尚需克服的一些局限和障碍,这些方案将来都可以应用于国家和地区的环境管理。 精选自Teresa J. Norberg‐King, Michelle R. Embry, Scott E. Belanger, Thomas Braunbeck, Joshua D. Butler, Phil B. Dorn, Brianna Farr, Patrick D. Guiney, Sarah A. Hughes, Marlo Jeffries, Romain Journel, Marc Lèonard, Mark McMaster, James T. Oris, Kathy Ryder, Helmut Segner, Thomas Senac, Glen Van Der Kraak, Graham Whale, Peter Wilson. An International Perspective on the Tools and Concepts for Effluent Toxicity Assessments in the Context of Animal Alternatives: Reduction in Vertebrate Use. Environmental Toxicology and Chemistry,2018,37:2745-2757.
详情请见 https://doi.org/10.1002/etc.4259
     

全氟羟基物质在冠海豹(Hooded seals)体内的母源性传递

在野生动物物种中,乳汁在传递全氟烃基物质(PFASs)于后代中所起的作用,人类还了解甚少。本文以雌性冠海豹及其生产的一对幼崽为研究对象,在哺乳期间,对母体血浆和乳汁中的8种PFASs进行了定量检测,以及对乳汁在PFASs传递过程中所起的作用进行了分析。选择冠海豹是因为它的泌乳周期短(3~ 4 d),在此期间幼崽仅以乳汁为食。胎盘或乳汁传递成为幼崽体内PFASs的唯一来源。通过对8种PFASs的分析(Σ8PFAS),发现7种存在于所有样品中;因此,乳汁是幼崽体内PFASs的来源。在所有样本中,全氟辛烷磺酰基化合物是优势PFAS。Σ8PFAS的平均浓度为母体血浆中6.0 ng/g蛋白(36 ng/g湿重),乳汁中0.77 ng/g蛋白(3.2 ng/g湿重)以及幼崽血浆中12 ng/g蛋白(66 ng g湿重)。血浆中检测到的PFASs浓度在已有报道的其他海豹物种体内检测到的浓度范围之内,低于已知的实验啮齿动物的毒性阈值。PFASs从母体到幼崽的传递效率的个体差异,依赖于PFASs碳键长度、相对传递量最低的为中间能级键的PFASs (C9-C10)。结果显示母体通过乳汁和胎盘传递PFASs,其中胎盘传递是主导途径。
精选自Randi Gr?nnestad, Gro D. Villanger, Anuschka Polder, Kit M. Kovacs, Christian Lydersen, Bj?rn M. Jenssen, Katrine Borg?. Maternal transfer of perfluoroalkyl subastances in hooded seals. Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 36, Issue 3, pages 763–770, July 2017. DOI: 10.1002/etc.3623
详情请见http://onlinelibrary.wiley.com/wol1/doi/10.1002/etc.3623/full
     

多种聚氧乙烯牛脂胺混合物MON 0818的水生环境危害评估：脉冲暴露后沉积物、温度和恢复能力的影响

我们对一种商业表面活性剂混合物(多种聚氧乙烯牛脂胺)MON 0818进行了一系列毒性测试：1. 测定底栖无脊椎动物和鱼类在沉积物存在的情况下受到的毒性;2.测定大型蚤(Daphnia magna)和4种初级生产者经过24 h的脉冲暴露之后的恢复能力;3.鉴定水体温度上升对于2种冷水鱼类所受到MON 0818毒性的潜在影响。在沉积物存在的情况下,5种生物中有3种在最高10 mg/L的浓度下短期(24 h)死亡率为零。其余2种物种的中位有效浓度则显著高于仅对水体进行测试的结果。15 ℃下北极红点鲑(Salvelinus alpinus)的半数有效浓度统计上低于10 ℃下。绿藻(Rhabdocelis subcapitata)和普通小球藻(Chlorella vulgaris)在经过24 h 1 mg/L的暴露后的恢复期中显示出生长延迟的状况,表明该暴露可能存在潜在影响。尽管如此,2个物种的最大绝对生长速率并未改变,表明其均可恢复。1.5 mg/L下的蝾螈共生藻(Oophila sp.)和100 mg/L下的浮萍(Lemna minor)经过24 h的暴露并未显示显著反应。24 h 5 mg/L暴露之后的恢复期中,大型蚤显示出潜在的死亡率。然而存活个体的生殖终端指标并未受到影响。结果表明在沉积物的存在下MON 0818的快速损耗可以减轻对于被暴露生物的效果,在不小于环境中可能出现的MON 0818浓度情况下,24 h暴露以后的生物的完全恢复是可能的。
精选自Jose L. Rodriguez-Gil, Ryan Prosser, Gregory Hanta, David Poirier, Linda Lissemore, Mark Hanson, Keith R. Solomon. Aquatic hazard assessment of MON 0818, a commercial mixture of alkylamine ethoxylates commonly used in glyphosate-containing herbicide formulations. Part 2: Roles of sediment, temperature, and capacity for recovery following a pulsed exposure. Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 36, Issue 2, pages 512–521, July 2017. DOI: 10.1002/etc.3558
详情请见http://onlinelibrary.wiley.com/wol1/doi/10.1002/etc.3558/full
     

精确三维光谱数据活性关系方法应用于ToxCast数据库中雌激素受体数据分类、验证和特征提取的建模策略

本文利用三维光谱数据活性关系方法(3D-SDAR)对ToxCast数据库中1 528种化合物的雌激素潜能(表示为18分复合高通量筛选生物测定)进行建模。由于缺少170核磁共振(NMR)仿真软件,信息量最大的碳-碳3D-SDAR指纹随着一些指标变量增强,这些指标变量包括来自羰基和酰胺的氧原子、酯基、磺酰、硝基、脂肪族羟基和酚羟基官能团。为了评价本文作者所开发模型的预测性能的真实性,美国环境保护署为研究人员提供了2 008种化合物组成一套盲测。其中,543种化合物有文献可查数据—他们的结合力有助于评估开发模型的外部分类精度：得到预测精度0.62,敏感度0.71,和特异度0.53的结果。与其他建模技术相比,本文作者开发的模型几乎没有简化建模集和预测集之间的性能。3D-SDAR映射技术可以识别拟雌激素活性所必需的结构特征：1) 存在一个酚的OH官能团或环己烯酮,2)与第一苯酚环上的氧距离6 ?到8 ?的第二芳香或酚环,3) 存在一个与苯酚环的几何中心距离大约6 ?的甲基官能团,4)一个靠近(距离几何中心～4?)某个苯酚环的羰基官能团。
精选自Svetoslav H. Slavov, Richard D. Beger. Rigorous 3-dimensional spectral data activity relationship approach modeling strategy for toxcast estrogen receptor data classification, validation, and feature extraction. Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 36, Issue 3, pages 823–830, July 2017. DOI: 10.1002/etc.3578
详情请见http://onlinelibrary.wiley.com/wol1/doi/10.1002/etc.3578/full
     

水环境中镍毒性的机制研究：有害结局路径(AOP)分析

目前对镍(Ni)生态风险评估和水质法规采用了基于机制的预测工具,如生物配体模型(BLMs)。然而,尽管有许多具体细致的研究,Ni对水生生物毒性的精确机制仍然难以确定。对Ni行为机制的不确定性导致了大家在一些管理设置中应用像BLM这样的工具时,有所顾虑。为了解决这一认知差距,作者使用了有害结局路径(AOP)分析,也是第一个用于金属的AOP分析,来确定Ni毒性的多种潜在机制以及它们与淡水水生生物的相互作用。在金属的分子起始事件(molecular initiating events)在分类群中可能存在的前提下,在许多不同种水生和陆生生物数据的基础上,考虑建立一种潜在的行为机制。通过分析,作者识别了Ni可能对水生生物产生毒性的5个潜在的分子起始事件：Ca²⁺体内平衡的破坏,Mg²⁺体内平衡的破坏,Fe²⁺/³⁺体内平衡的破坏,活性氧类物质引起的氧化损伤,以及呼吸上皮细胞的过敏反应。在生物组织的器官水平,这5个潜在的分子起始事件会分解成3个可能的途径：支持外骨骼、外壳和骨骼生长的Ca²⁺减少;呼吸受损;细胞毒性和肿瘤形成。在整个生物体的水平,器官水平的反应将可能导致生长、繁殖的降低和/或能量代谢的改变,并且在每个通路之间有几个潜在的反馈回路。总体来说,目前的AOP分析可指导Ni的毒性机制研究,并为其他金属开发AOPs提供了有效的参考。
精选自Brix, K. V., Schlekat, C. E. and Garman, E. R. (2017), The mechanisms of nickel toxicity in aquatic environments: An adverse outcome pathway analysis. Environmental Toxicology and Chemistry, 36: 1128–1137. doi: 10.1002/etc.3706
详情请见http://onlinelibrary.wiley.com/wol1/doi/10.1002/etc.3706/full
     

保护生态系统亟需对农药进行注册后监测

现行的农药准入政策遵循一种可控的实验性分级风险评估方法,结果很难外推到实际情况。对DDT和烟碱类杀虫剂等化合物的分析清楚地表明,化学品对生态系统的实际影响比风险评估的预计更大。因此,为了管理由人工合成的化合物对生态系统造成的实际风险,提出了目前的化学药品准入政策,并通过注册后监测来补充。这种监测对于识别化合物通过多种传播途径和暴露方式对生物体产生的直接和间接影响是至关重要的。实施注册后监测可以建立在现有的监测网络上。这一方法将解决基于区域型法规与基于暴露型法规的现行政策僵局,更重要的是,将为跨部门间的风险评估提供一个安全锁,更有可能确保我们的自然环境得到保护。
精选自Vijver, M. G., Hunting, E. R., Nederstigt, T. A.P., Tamis, W. L.M., van den Brink, P. J. and van Bodegom, P. M. (2017), Postregistration monitoring of pesticides is urgently required to protect ecosystems. Environmental Toxicology and Chemistry, 36: 860–865. doi: 10.1002/etc.3721
详情请见http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/etc.3721/full
     

膜蒸馏处理糖精钠生产废水

采用直接接触式膜蒸馏(DCMD)工艺处理糖精钠生产废水。分析了经过活性炭吸附预处理前后,膜蒸馏连续循环运行的效果。实验结果表明,未经预处理的废水在膜蒸馏过程中,废水中所含有机物不仅导致膜材料的润湿,引起产水电导率升高及膜孔润湿,促进盐晶体在膜表面附着,使产水通量下降。经吸附预处理后,膜蒸馏过程中产水通量介于10.40～11.24 kg/(m2.h)。吸附预处理能有效减缓产水通量的衰减,提高产水水质。废水经过活性炭预处理后进行膜蒸馏浓缩处理,当浓缩倍数达到5倍时,通量保持在10.55 kg/(m2.h)左右;产水水质稳定,截留率在99.5%以上。研究结果表明,吸附-膜蒸馏工艺可以应用于糖精钠生产废水的回用处理,有明显的应用前景。