基于高灵敏度全细胞传感器的汞转化基因元件评价体系

汞是最具毒性的重金属之一;不同形态的汞具有的毒性差异大,发掘高效的不同汞形态转化的基因元件,通过合成生物学手段构建汞的微生物转化减毒体系是未来汞污染治理的重要方向;因此,发展和建立一套基因元件功能和效率的评价体系,是筛选高效汞形态转化基因的关键.基于MerR这一汞离子特异性响应蛋白和绿色荧光蛋白(GFP)报告基因所构建的汞离子大肠杆菌细胞传感器,首先通过引入汞转运蛋白MerT提高汞离子的响应程度,构建含pUC57-MerT-MerR-GFP的细胞传感器.该传感器4h对氯化汞(HgCl₂)的响应浓度为5-200μg/L,响应能力与汞离子浓度线性相关.在此基础上,将含有待测试汞转化基因的pACYC184质粒转入这一传感器,构建含相容性双质粒的大肠杆菌体系,通过GFP荧光的强度(胞内汞离子浓度)来评价待测基因是否具有将汞离子转化成其他形态的功能及其效率.抗生素处理下,相容性双质粒在大肠杆菌中拷贝数保持稳定,可用于基因元件评价.通过生物信息学分析,分别在原核生物蓝藻和单细胞真核生物四膜虫中鉴定和筛选了潜在的汞离子转化相关基因,包括半胱氨酸合成酶、胱硫醚-β-合成酶和半胱氨...     

长江江豚监测现状及展望

长江江豚(Neophocaena asiaeorientalis)是唯一淡水生活的鼠海豚类,近年来种群数量严重下降,2013年被世界自然保护联盟红色名录列为“极度濒危”,2021年升级为我国国家一级重点保护野生动物,2022年种群有所恢复。长江江豚是长江生态系统健康的指示物种,我国科学家自20世纪50年代开始监测至今,监测方法不断更新完善,对长江江豚现状的了解也越来越充分。该文回顾了截线抽样法、水下被动声学及自动实时监测系统、无人机、环境DNA等监测方法的应用及取得的成效,分析监测方法存在的不足,预测技术发展趋势,提出改进建议,为长江江豚的监测及保护提供基本参考。     

环境DNA技术在环境监测与动物生产管理中的应用进展

概述了环境DNA技术目前的研究方向和分析原理,介绍了该技术在水生、土壤和植物生态系统中的应用进展,以及在监测畜舍环境、促进畜禽粪污无害化处理、检测动物营养与健康状况、调查动物群体遗传多样性、监测和预防畜禽疾病等动物生产管理中的应用前景。分析了环境DNA技术的优势与局限,并在此基础上提出了建立标准操作流程、提高检测精确度、积极推广应用环境DNA技术等建议。     

彗星试验技术在水生与土壤环境中的毒理学应用

彗星试验是一种检测真核细胞脱氧核糖核酸(DNA)损伤的技术,快速、低成本、适用于几乎所有真核细胞,因此常应用于遗传毒理学、辐射生物学、肿瘤细胞学、毒性检测等方面。尤其以灵敏度高、检测联合毒性的特点大量运用于环境研究中。主要介绍彗星试验方法学发展历程,彗星试验的原理及其在环境领域中的应用,并指出应用中的受限因素以及未来的发展前景,为今后进一步推广该试验技术提供理论上的指导与参考。     

基于生物导向的水生态健康监测及评估概述

环境监测是水生态健康监测与评估的重要环节,基于物理、化学监测的传统水质监测通常仅能提供独立的数据信息,不能全面、直观地反映水环境状况。基于生物等生命体导向的水生态监测通过生物对环境的响应,能够直接反应复杂水体状况,在水环境健康监测与评估中占据重要地位。基于病原微生物、指示生物介绍了生物监测中的常规生物指标,总结了包括藻类、无脊椎动物和鱼类在内的常见指示生物在不同类型污染水体中的环境指示作用。从生物毒性效应出发介绍了常用的毒性效应测试方法、分析了污染物在不同生物学水平的响应,从而指明生物毒性效应在水环境健康评估中的发展优势。再从生态完整性角度阐述了生态完整性评价的一般方法和新兴分子生物学技术在水生态健康评估中的应用。重点指出环境毒理学和分子生物学在水环境监测的优势,以期为更加科学精确地进行水生态健康监测预警提供支撑。     

丙烯酰胺对斑马鱼各器官的毒性作用及生殖细胞的DNA损伤

在我国,聚丙烯酰胺(PAM)主要应用于石油开采,其长期暴露于环境中可以降解成有毒的丙烯酰胺(AM)。为探究在降解过程中AM的毒性作用,选择斑马鱼作为受试动物,进行AM长期毒性暴露40 d,考察了对斑马鱼的肝脏、脑组织、心脏、腮等器官的影响情况。结果表明:在2.04 mg·L~(-1)、6.12 mg·L~(-1)和18.36 mg·L~(-1)暴露浓度下,形态学观察斑马鱼的鳃丝,鳃小片和鳃细胞有严重的受损现象;随着浓度的升高斑马鱼肝脏、脑组织和心脏中MDA含量、LDH活力的升高,SDH和Na+-K+-ATPase活力的降低,均对其肝脏、脑组织和心脏造成氧化损伤作用,从而影响了斑马鱼体内细胞能量代谢过程。采用彗星试验检测斑马鱼的生殖腺细胞DNA损伤,结果显示暴露于浓度为2.04 mg·L~(-1)~18.36 mg·L~(-1)的AM后,斑马鱼的DNA损伤均表现为显著差异(P0.01)。上述研究结果均确定了AM对斑马鱼的毒性效应并可造成其生殖腺细胞的DNA损伤。     

酚类化合物对不同组织细胞DNA损伤的研究

应用单细胞凝胶电泳技术 ,研究了酚类化合物对不同组织细胞DNA的损伤 .试验结果表明 ,酚类化合物均能引起不同组织细胞不同程度的DNA损伤 ,并呈现剂量效应关系 .其高剂量组与对照组相比 ,均有极显著性差异 (P <0 0 1 ) .不同组织细胞对同一种药物呈现出不同的敏感性 .酚类化合物遗传毒性效应与其结构密切相关     

硫酸铜和马度米星铵联合暴露对鲫鱼的毒性和效应标记物研究

为探究硫酸铜和马度米星铵对水产动物的生态毒性,本研究以鲫鱼为模型,从急性毒性、亚急性毒性和遗传毒性3个方面研究硫酸铜和马度米星铵单一与联合暴露对鲫鱼的毒性效应.结果 表明,硫酸铜对鲫鱼96 h的半数致死浓度(50％ lethal concentration,LC50)为3.6 mg·L-1,硫酸铜和马度米星铵联合暴露时,硫酸铜对鲫鱼的96 h-LC50为1.4 mg· L-1,马度米星铵对鲫鱼的96 h-LC50为4.2 mg·L-1,硫酸铜对鲫鱼为高等毒性;硫酸铜和马度米星铵对鲫鱼的联合毒性表现为协同作用.染毒第7天,硫酸铜和马度米星铵均可影响过氧化氢酶(catalase,CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GPx)的活性,随着剂量和染毒时间的增加,CAT和GPx的活性逐渐下降.硫酸铜和马度米星铵单一或联合暴露7d或21 d显著下调cat基因表达,对sod和gpx基因表达无显著影响.染毒后期,染毒组谷丙转氨酶(alanine aminotransferase,ALT)、谷草转氨酶(aspartate transaminase,AST)和碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性及丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量均高于对照组.硫酸铜和马度米星铵单一及联合染毒均能诱导鲫鱼红细胞产生微核,微核数与硫酸铜和马度米星铵的浓度呈正相关;随着硫酸铜和马度米星铵浓度的增加,肝细胞的脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)出现断裂,彗星尾部所占比例逐渐升高;高浓度联合染毒组红细胞微核率和肝细胞尾部DNA百分比显著高于单一染毒组.硫酸铜和马度米星铵联合暴露可导致鲫鱼血液毒性、肝细胞氧化损伤及遗传毒性的加和性,为评估Cu2+与马度米星铵复合污染对鲫鱼的生态毒性提供基础数据和理论依据.     

彗星电泳法测定双酚A对雄性幼龄小鼠脑细胞的DNA损伤

双酚A是一种日常生活中无处不在的环境雌激素,具有生殖和神经毒性,但低剂量长期暴露对发育期青少年的危害性常常被低估或忽视。本研究以4周龄雄性清洁级小鼠为实验对象,以茶油作为溶媒对照,分别以双酚A浓度为0μg·m L-1、0.1μg·m L-1、10μg·m L-1和1 000μg·m L-1的茶油灌胃小鼠8周,然后利用彗星电泳法检测各组小鼠脑细胞的DNA损伤。结果显示,不同浓度双酚A暴露8周后,彗星电泳图像显示小鼠脑细胞DNA出现不同程度的损伤,随着暴露剂量的增加,带有彗尾的脑细胞比率从对照组小鼠的9.5%分别升高到暴露组小鼠的34.5%、36.0%和50.5%,细胞总体的尾部DNA含量、尾长和尾矩也都逐渐增加,而且各双酚A暴露组小鼠与溶媒对照组小鼠脑细胞都具有显著性差异(P0.01),这说明中长期双酚A暴露(包括低浓度环境暴露)会导致雄性幼龄小鼠脑细胞的DNA损伤。     

壬基酚、五氯酚及硝基苯对端足类河蜾蠃蜚(Corophium acherusicum)的毒性效应

为检测海洋中环境激素及芳烃类化合物对端足类生物的污染危害,实验选择端足类河蜾蠃蜚(Corophium acherusicum)为受试生物,研究了其在壬基酚、五氯酚、硝基苯三种有机污染物暴露下的96 h急性致死毒性效应和7 d慢性DNA损伤毒性效应。计算获得壬基酚、五氯酚和硝基苯对河蜾蠃蜚的96 h半致死浓度(LC50)分别为70、465、25 000μg·L-1,三种有机污染物对河蜾蠃蜚的毒性强弱顺序为壬基酚五氯酚硝基苯。运用碱解旋法检测壬基酚、五氯酚和硝基苯对河蜾蠃蜚DNA损伤的程度,计算得到7 d半效应浓度(EC50)分别为30、256、11 000μg·L-1。实验结果表明:三种有机污染物浓度的不断加大,引起河蜾蠃蜚DNA损伤程度的不断增加,呈显著的剂量-效应关系。