土壤Cd污染对跳虫Folsomia candida的生态毒性

采矿及冶炼等行为造成了严重的土壤重金属污染,其中Cd污染及其带来的健康风险近年来引起人们的高度重视。利用弹尾目跳虫开展土壤Cd污染的生态毒理研究,对Cd污染土壤的生态风险评价具有重要意义。本研究将跳虫Folsomia candida(F.candida)暴露在不同Cd浓度污染的人工土壤中,利用跳虫存活数量、繁殖数量及回避行为实验来评价重金属Cd污染对跳虫的生态毒性。结果表明,Cd对F.candida的急性毒性LC50值为2 086.93 mg·kg~(-1),慢性毒性的繁殖抑制(28 d)EC50值为224.95 mg·kg~(-1)。此外,Cd对跳虫回避行为影响的EC50(48 h)为721.26 mg·kg~(-1)。可以看出,慢性毒性的EC50值与Cd对回避行为影响的EC50值近似,但远低于急性毒性LC50值。因此,跳虫F.candida的回避行为和繁殖率对Cd污染土壤有较高的灵敏度,可用来表征土壤中Cd的生态毒性。     

三氯卡班可以影响肾小管上皮细胞的屏障功能

三氯卡班(TCC)是一种被广泛应用于个人护理用品中的广谱型亲脂性杀菌剂,已在多种环境介质和生物体中检出。因其潜在的环境蓄积、生物累积和生物毒性效应,日益受到学者们的关注。借助TCC对NRK-52E(大鼠肾小管上皮细胞)的毒性暴露实验,通过检测细胞活力、以及与跨膜电阻和紧密连接相关的连接黏附分子1(JAM~(-1),junctional adhesion molecule 1)的蛋白表达水平,研究了TCC潜在的肾脏毒性效应。结果显示,10μmol·L~(-1)TCC处理48 h时培养细胞呈现不规则的集落;10μmol·L~(-1)和20μmol·L~(-1)TCC处理NRK-52E 24 h、48 h和72 h后可以显著抑制细胞生长;3.57μmol·L~(-1)TCC(生长抑制的48 hIC20)处理NRK-52E 48 h可以显著抑制细胞间紧密连接蛋白JAM~(-1)的表达量,并降低跨膜电阻,影响肾脏的屏障功能。本研究的结果能够为进一步揭示TCC对动物的毒害机制、评估其对动物的健康风险提供数据支持。     

三氯卡班对小鼠血浆内源性物质影响的代谢组学研究

三氯卡班被认定为一种新型的环境污染物,可能对动植物和人体产生危害,为探究三氯卡班的有害作用机制,选择C57BL6小鼠作为载体,利用分子生物学和报告基因方法考察了三氯卡班对肝脏的作用,同时利用代谢组学技术考察三氯卡班对血浆内源性代谢物变化的影响。结果表明,三氯卡班是核受体CAR的激活剂,可以提高肝脏CYP2b10的m RNA表达。同时血浆主要的内源性代谢物也产生了显著性变化,血浆中的脂肪酸比例都呈下降趋势,肉毒碱与乙酰肉碱的比例都呈上升趋势,花生四烯酸与肌酸的比例都呈上升趋势,这都与核受体CAR被激活密切相关,由此说明利用代谢组学技术能够全面地反映三氯卡班所造成的对机体的影响。     

稀有鮈鲫作为水生模式生物的研究及探讨

我国本土水生生物稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus Ye et Fu,1983年)是一种优良的试验用鱼,具备成为模式生物必要条件。本文总结了稀有鮈鲫生物生态学研究情况,分析了稀有鮈鲫在多个应用领域与模式生物斑马鱼、青鳉存在的不足和差距,同时借鉴发达国家推动模式生物的实践经验,提出了针对性建议。     

基于机器视觉的鱼类行为特征提取与分析

近年来,水污染问题备受关注。生物式水质监测成为目前国家环境保护工作的重要任务之一。为准确监测水质污染情况,本文以青鳉鱼(Oryzias latipes)为研究对象,采用非接触式的机器视觉监测技术,提取青鳉鱼的生理特征(呼吸频率)和运动特征(胸鳍和尾鳍的摆动频率),并分析这些特征与水质之间的关系。本文采用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)准确提取鱼鳃,并根据鱼鳃呼吸面积大小变化计算出鱼的呼吸频率。基于形态学细化算法提取青鳉鱼骨架,求出胸鳍和尾鳍的摆动频率。结果显示:不同浓度铜离子暴露实验测得的青鳉鱼生理特征和运动特征与实际情况一致;通过对不同铜离子浓度下的毒性实验数据对比,发现了青鳉鱼的生理特征和运动特征会随不同的铜离子浓度发生相应变化,可以作为水质监测的评价标准。     

应用底栖动物为指示生物的松花江干流水生态预警研究

指示生物监测及水生态预警是利用水环境中指示物种的数量、群落结构指标和个体生理指标等描述水生态系统的健康状态,其相比于常规理化监测和预警更直接地反映水体的生态质量。本研究在松花江干流2012—2015年大型底栖无脊椎动物监测结果的基础上,结合各监测点生态质量管理目标,通过分析物种的种类、出现的频次、物种污染敏感性(耐污值),尝试提出了松花江干流监控断面以底栖动物为指示生物的水生态预警模式,研究思路和结果对流域水环境风险管理指标的拓展有积极作用。     

基于小流域尺度的目标抗生素排放量估算方法——以梅江流域为例

抗生素的大量使用和排放造成的环境污染和生态风险问题日益突出,抗生素排放量的估算是评价流域内抗生素污染程度的重要指标,但目前抗生素排放量估算方法尚不完善。本研究以梅江流域为例,建立了适合小流域尺度的典型抗生素排放量估算方法,计算了四环素类抗生素(TCs)向不同环境相的排放量并分析了其主要来源。结果表明:2016年梅江流域TCs排放量为8 558.1 kg,不同行政区抗生素排放量差异较大,其中梅江镇受人口密度及养殖密度影响,抗生素排放量最大,高达1 224.4 kg;同时流域内不同抗生素的排放量也有所不同,其大小顺序为强力霉素(DXC)土霉素(OTC)四环素(TC)金霉素(CTC);TCs受排放源、排放途径等因素影响,以进入环境水相及土壤相为主,其中进入水相中的抗生素主要来自人类及生猪粪便,进入土壤相中的抗生素主要来自生猪及三黄鸡粪便。梅江小流域抗生素具有潜在的生态风险,应加强抗生素使用管理。该研究为我国小尺度流域目标抗生素排放量的估算提供了十分有效的方法。     

p,p'-DDE与雄激素受体突变体H874Y及T877A激动性作用机制的理论研究

1,1-二氯-2,2-双(对氯苯基)乙烯(p,p'-DDE)是一种已知的雄激素受体(androgen receptor,AR)拮抗剂。有趣的是,已有研究证实p,p'-DDE同时可经由作用于AR的2种天然突变体H874Y和T877A产生拟雄激素效应,但其相互作用的分子机制尚不清晰。本研究联用分子动力学模拟与MM-GBSA方法,以内源性激素二氢睾酮(DHT)作为对照,对p,p'-DDE与2种突变体的相互作用分子机制进行了研究。模拟结果指出范德华相互作用是维持p,p'-DDE与AR突变体结合的主要驱动力,而溶剂化作用的差异是导致p,p'-DDE与H874Y具有较高结合活性的主要原因,H874Y结合口袋与p,p'-DDE的结构匹配度优于与T877A。与内源性配体二氢睾酮相比较,范德华作用与静电相互作用的差异是造成p,p'-DDE比DHT结合活性低的主要原因,p,p'-DDE与AR突变体之间缺乏氢键的稳定。MM-GBSA的结果确定p,p'-DDE与突变体结合过程的关键氨基酸以疏水性残基为主,其中L704、M745、L873尤为重要。计算获得的p,p'-DDE对H874Y及T877A相互作用分子机制有助于理解该污染物在不同人群中内分泌干扰效应的差异。     

马拉硫磷及其水解产物对圆瘤浮萍的生长抑制及氧化损伤作用

为了探讨马拉硫磷和主要水解产物对圆瘤浮萍的生长抑制作用及可能的氧化损伤机制,采用静态培养法,研究不同浓度的马拉硫磷及其水解产物二甲基二硫代磷酸酯(DMDTP)、二甲基硫代磷酸酯(DMTP)、二甲基磷酸酯(DMP)对圆瘤浮萍生长、叶绿素含量、叶绿体活性、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性及丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明,暴露7 d后,浓度为100 mg a.i.·L-1处理下的浮萍叶状体生长量与空白对照组无显著性差异;DMDTP、DMTP和DMP对圆瘤浮萍叶状体生长量的半数抑制浓度(7 d-IC50)分别为52.9、45.5和98.0 mg a.i.·L-1。随着试验液中DMDTP、DMTP和DMP浓度的升高,圆瘤浮萍叶绿素含量均明显降低,叶绿体活性则分别表现为诱导-抑制、抑制和抑制效应。在DMDTP、DMTP和DMP胁迫下,脂质过氧化产物丙二醛(MDA)含量明显增加;圆瘤浮萍体内的抗氧化酶系统均受到影响。总体表现为随着DMDTP浓度的增加,SOD活性先降低后升高;DMTP和DMP胁迫下,SOD活性呈现先降后升再降的趋势;POD和CAT活性则随3种水解产物浓度的增加呈现先升后降趋势;这表明抗氧化酶系统对外部胁迫的应答很复杂。马拉硫磷对圆瘤浮萍的毒性较小,其水解产物DMDTP、DMTP和DMP均对圆瘤浮萍的生长产生一定的毒性作用。在实际生产中,应多加关注马拉硫磷水解产物对环境生物的风险评估。     

铅和得克隆联合暴露对斑马鱼胚胎的神经毒性作用

以斑马鱼(Danio rerio)为研究对象,探讨铅(Pb)、得克隆(DP)及二者联合急性暴露对斑马鱼胚胎的神经毒性作用。结果表明,Pb(5、20μg·L~(-1))和DP(15、60μg·L~(-1))单独暴露均会引起斑马鱼自主运动频率增加,触摸反应能力和自由游泳活力下降,并且抑制初级运动神经元的生长,加剧尾部细胞凋亡。但与20μg·L~(-1)Pb单独暴露相比,高剂量联合暴露(20μg·L~(-1)Pb+60μg·L~(-1)DP)使斑马鱼的自主运动频率显著降低(P0.05),触摸反应能力和自由游泳活力显著增强(P0.05),初级运动神经元轴突长度显著增加(P0.05),尾部细胞凋亡减少。与5μg·L~(-1)Pb单独暴露相比,低剂量联合暴露(5μg·L~(-1)Pb+15μg·L~(-1)DP)也显著减少斑马鱼尾部的细胞凋亡(P0.05)。上述结果表明,Pb或DP单独暴露对斑马鱼均可引起神经毒性作用;但二者联合暴露对斑马鱼自主运动、触摸反应以及自由游泳活力的影响则表现为拮抗作用。