Metal-related oxidative stress in birds

Metals can cause oxidative stress by increasing the formation of reactive oxygen species (ROS), which render antioxidants incapable of defence against growing amounts of free radicals. Metal toxicity is related to their oxidative state and reactivity with other compounds. Our aim is to review the mechanisms on how metals cause oxidative stress and what is known about metal-induced oxidative stress in wildlife. Taking birds as model organisms, we summarize the mechanisms responsible for antioxidant depletion and give a view of how to detect metal-induced oxidative stress in birds by using different biomarkers. The mechanisms producing the harmful effects of oxidative stress are complex with different biomolecular mechanisms associated with ecotoxicological and ecological aspects. The majority of the studies concerning metals and ROS related to oxidative stress have focused on the biomolecular level, but little is known about the effects at the cellular level or at the level of individuals or populations.     

Study of the effect of refinery waste water exposure on Allium cepa's enzymatic antioxidant defense: probing potential biomarkers

The effects of heavy metals, hydrocarbons, and various toxicants present in Mathura Refinery Waste Water (MRWW) on Allium cepa were examined as a model plant system. The study was based on exposure of A. cepa to different concentrations of MRWW and compared to untreated control (exposure of onion bulbs with aquaguard purified water) to determine the total protein content and activities of certain antioxidant enzymes. These enzymes were evaluated for their efficacy to serve as biomarkers of refinery waste water pollution. DNA damaging potential of MRWW was also investigated. Data demonstrated maximal enhancement in ascorbate peroxidase activity subsequent to MRWW insult, although a significant increase in activities was also noted for other enzymes in the following order: superoxide dismutase?>?glutathione-S-transferase?> catalase. This is suggestive of their potency as a biomarker of MRWW toxicity. Increase in activities of monodehydroascorbate reductase (MDHAR; 152%) and deoxyribonuclease (345%) were also found in the A. cepa system as a result of MRWW exposure. In conclusion, A. cepa system might thus serve as an appropriate tool for monitoring water pollution, especially produced by petroleum waste and heavy metals in term of induction of glutathione peroxidase, MDHAR, and deoxyribonuclease activity.     

基于综合生物标志物响应指数评价0~#柴油和平湖原油胁迫下的缢蛏(Sinonovacula constricta)毒性效应

选择0#柴油和平湖原油乳化液对缢蛏(Sinonovacula constricta)进行氧化胁迫实验,选取典型的抗氧化酶-超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷光甘肽硫转移酶(GST)及过氧化物酶(POD)用于衡量油类污染物对生物体造成的氧化压力大小.此外,结合综合生物标志物响应(Integrated Biomarker Responses,IBR)指标,对2种石油污染物对缢蛏的毒性响应进行定量化评价.结果表明,不同浓度的0#柴油和平湖原油对缢蛏消化腺中的4种酶表现出不同程度的诱导效应,各试验组在暴露前期均表现出诱导或抑制,但对4种酶的影响存在时间顺序性,SOD、CAT和GST的酶活性表现为升高-降低的过程,POD表现为降低-升高的过程,活性达到峰值的时间SOD和CAT要早于GST和POD.结合计算出的IBR数值来看,高浓度0#柴油能够引起最为显著的生物效应变化,显示该石油污染物高毒性的特征,0#柴油生物毒性大于平湖原油生物毒性.     

贵州省典型矿区土壤重金属污染对蚯蚓的毒性效应评估

选取我国贵州省某矿区典型的重金属复合污染土壤开展28 d慢性毒性暴露试验,以蚯蚓体内2种抗氧化酶活性——过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)、8-羟基脱氧鸟苷(8-ODHG)和金属硫蛋白(MT)含量为生物指标,评估了以上生物指标与土壤重金属含量的相关性,探讨该研究方法用于矿区土壤重金属生态风险评估的可行性。结果表明,CAT和SOD在暴露周期内均出现先诱导后抑制的动态响应过程,表明蚯蚓通过提高CAT和SOD的活性来清除机体因污染胁迫而产生的自由基,以适应环境变化,在毒性缓解后,蚯蚓体内代谢产物的积累抑制了抗氧化氢酶活性,CAT和SOD活性下降并趋于稳定。暴露于重金属污染亚致死浓度时,蚯蚓体内的8-OHDG含量随着暴露时间的延长显著降低,随着暴露浓度的增加,损伤存在由低到高的转变。在28 d暴露周期内,蚯蚓体内MT在重金属胁迫下发挥了解毒作用,MT含量在蚯蚓暴露后第7天增加,随后逐渐降低。本文基于生物毒性试验综合评估了矿区典型重金属污染土壤的生态风险,研究结果对指导重金属复合污染土壤的修复与再利用具有重要意义。     

丛枝菌根真菌(AMF)对铯胁迫宿根高粱生长及根际土壤酶的影响

通过盆栽试验研究了接种透光球囊霉(Glomus diaphanum)、摩西球囊霉(Glomus mosseae)、地表球囊霉(Glomus versiforme)及幼套球囊霉(Glomus etunicatum)等4种丛枝菌根真菌(AMF)对铯污染下宿根高粱生长及根际土壤酶活性的影响.结果表明,与未接种对照相比,接种AMF处理均显著增加了宿根高粱的株高和根长,同时增强了过氧化氢酶、蔗糖酶活性及根系活力(P0.05),且以接种G.etunicatum增强效果最好,上述酶活性和根系活力分别相当于对照的1.11、2.25和4.04倍,而接种Glomus diaphanum最显著增强了酸性磷酸酶活性,使其提高了24.53 mg·g-1·d-1·FW(P0.05),宿根高粱对铯的耐性指数均高于对照,说明AMF在一定程度上能缓解铯污染胁迫对根际土壤酶的抑制作用,进而减轻核素铯对植物的毒害;接种AMF处理显著抑制了脲酶活性,表明脲酶可作为反应土壤核素铯污染的一个有效指标.同时也表明AMF有效地增强了宿根高粱对核素铯的耐性能力.     

化感物质对小球藻抗氧化体系酶活性的影响

利用水生植物产生的化感物质抑制有害藻类是1种藻类控制新技术.研究了选择性抑藻化感物质EMA对蛋白核小球藻和普通小球藻抗氧化酶体系活性的影响.结果显示,化感物质浓度为0.25 mg/L时,2种藻类的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性都高于对照组.但随着化感物质浓度的升高,蛋白核小球藻3种酶活性都逐渐下降,当化感物质浓度为4 mg/L时,SOD活性为0;而普通小球藻的酶活性随着化感物质浓度升高持续升高,都达到对照组的3～4倍.     

苯二甲酸酯的微生物降解与转化

综述国内外有关苯二甲酸酯化合物对环境的污染以及微生物对该类物质的降解与转化,指出：①ＰＡＥｓ已在全球范围的大气、水体、土壤中达到了普遍检出的程度;②微生物能够降解利用ＰＡＥｓ;③ＰＡＥｓ的微生物降解反应速率符合一级反应动力学方法方程;④混合微生物的联合代谢作用较纯培养降解ＰＡＥｓ效果好;⑤ＰＡＥｓ在微生物酶的作用下,先水解生成单酯与苯二甲酸,然后在好气条件下进行代谢与转化,最终可生成ＣＯ２和水。     

湿地植物水蓼(Polygonum hydropiper L.)对镉的富集特征及生理响应

以人工湿地修复镉污染水体时,植物在镉离子的沉淀、吸收和积累等过程中起着关键作用,但当前报道的镉富集植物种类较少,湿地植物对镉胁迫的生长及生理响应缺乏系统研究,限制了湿地植物在镉污染水体修复中的应用。笔者以常见湿地植物水蓼(Polygonum hydropiper L.)为对象,设置了4个镉处理浓度(0、0.5、1和2 mg·L~(-1)),研究了水蓼对镉的富集特征以及生长和生理响应。水蓼根、茎和叶的镉含量(以干重计)随镉处理浓度的增加而升高,处理30 d时,在2 mg·L~(-1)处理下分别达到134、47和48 mg·kg~(-1)。处理30 d时,在1 mg·L~(-1)的镉处理下,水蓼的地上部及地下部富集系数和转运系数最高,地上部和地下部富集系数分别为45.6和111.7,转运系数为0.41。在处理15 d时,水蓼生物量、叶绿素含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性在2 mg·L~(-1)处理下显著降低。在处理30 d时,水蓼的总生物量在不同镉浓度下无显著差异,但丙二醛(MDA)含量、SOD和过氧化氢酶(CAT)活性在0.5～2 mg·L~(-1)镉处理下均显著升高,叶绿素含量下降。这些结果表明,水蓼可以通过提高抗氧化酶活性等机理抵抗镉胁迫产生的氧化伤害,并且水蓼对镉的富集和转运系数较高,具有在镉污染水体修复中应用的潜力。     

产漆酶食用菌的粗酶液对多环芳烃降解研究

漆酶是一种含铜的多酚氧化酶,可以降解多种有机污染物,其中包括多环芳烃。但是由于纯漆酶的价格昂贵,限制了在环境修复中的应用。采用液态和固态2种方式培养了食用菌Pleurotus ostreatus和Coprinus comatus,并考察了固态培养的粗酶液对多环芳烃的降解和去毒能力,结果发现2种真菌均可产漆酶,但不产木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶,其中固态培养的漆酶产量高于液态培养,且C.comatus的漆酶产量大于P.ostreatus。2种真菌固态培养的粗酶液对多环芳烃均有一定的降解和去毒作用,且P.ostreatus粗酶液的漆酶活性虽然较低,但是对多环芳烃降解率和去毒效果却优于C.comatus,这可能是P.ostreatus的粗酶液中含有较多的调节物质造成的。P.ostreatus的固态发酵粗酶液对蒽、苯并[a]芘、苯并[a]蒽、苊等均有较高的降解率(50%以上),但是对生物有效性高的萘的降解率却较低,这种降解特征可能与底物的电离势大小有关。     

重金属镉胁迫下氮磷对江蓠体内主要抗氧化酶活性的影响

以大型海藻细基江篱繁枝变种(Gracilaria tunuistipitata Var Liui)为实验材料,研究重金属Cd2+胁迫下,无机氮磷作用对藻体各类抗氧化酶类活性的影响,为进一步探索重金属和营养盐复合污染下江蓠对水体的修复能力奠定一定的理论基础.实验结果显示:适当浓度N、P(560 μmol/L、56 μmol/L)的添加能提高藻体内各主要抗氧化酶的活性,降低Cd2+对藻体的毒害作用.不加入N、P或加入过量的N、P(2 160 μmol/L、216 μmol/L)均会抑制藻体内各主要抗氧化酶的活性.从总体上看,同时加入N、P要比加入单一的营养盐更有利于提高藻体内各主要抗氧化酶的活性,增强藻体的抗氧化能力.