脂质组学在环境领域中的应用

脂质是生物体内重要的组成物质之一,具有多种重要的生物学功能。脂质组学作为代谢组学的一个重要分支,主要通过研究生物体内脂质化合物及脂质代谢谱的变化,进而鉴定生物标志物,分析相关代谢通路,阐明生物体响应外界刺激的机制。随着分析技术的不断进步,尤其是色谱和质谱技术的引入,极大地推动了脂质组学研究的发展,并扩展了其应用范围。本文介绍了脂质组学的研究方法及其在环境领域中的应用前景,重点讨论了脂质组学及多组学联用技术在环境胁迫耐受性及环境污染物毒性评价中的应用。     

根际微生物增强宿主植物耐铬能力生理机制研究进展

植物根际有大量微生物,其中一部分微生物,如根际促生菌、丛枝菌根真菌、非麦角属内生真菌和外生菌根真菌,在改善宿主营养状况,缓解宿主由于旱涝、盐分和重金属等环境胁迫导致的危害中起到重要作用.笔者将以这4种根际微生物为例,综述它们提高宿主植物耐铬性的内在机制,如通过促进宿主生长、降低根际土壤中铬的有效性、降低铬从根系向叶片的转运以及利用自身组织固持铬等,直接或间接地提高植物对铬的耐受能力,展现出多样且互有差异的功能.同时,笔者提出了铬在根际微生物与宿主的共生体系内转运和解毒行为的分子和生理机制上的不足,并对未来根际微生物互作的研究内容提出了展望.     

盐胁迫下八宝景天不同生态型对土壤中Cd积累特征

采用Cd含量为2.22 mg·kg^-1的潮褐土开展盆栽试验,通过外源添加NaCl研究不同生态型八宝景天对Cd和盐分复合胁迫的生长响应以及Cd吸收积累的差异.结果表明,在Cd单一或与盐分复合胁迫下,八宝景天各生态型间地上部生物量和Cd含量均表现出显著差异,盐分胁迫进一步加剧了八宝景天的生长抑制,高盐胁迫下八宝景天各生态型地上部Cd含量总体呈下降趋势,这与盐分引起土壤pH显著升高导致Cd生物有效性降低有关.此外,不同生态型对盐分胁迫表现出的生长和Cd吸收响应有显著差异,LN生态型地上部生物量在各处理下均显著高于其他生态型,且在1% NaCl处理下生物量仍没有显著下降,耐性指数可达0.91.同时,其地上部Cd含量在不同处理下均显著高于其他生态型,其原因为LN生态型在Cd富集和解毒的生理机制方面更具优势,而这些同样是其耐盐性的重要生理机制.综上可知,尽管盐分胁迫减少了八宝景天地上部Cd富集量,但其不同生态型间差异显著,LN生态型在2% NaCl处理下地上部Cd富集量仍可达84.4 μg·plant^-1,且较其他生态型显著提高48.4%~89.3%,因此,LN生态型八宝景天具有应用于修复盐渍化土壤Cd污染的潜力.     

甲硫氨酸改性MgFe水滑石对Sb(Ⅴ)和As(Ⅴ)的吸附性能

采用共沉淀法制备了甲硫氨酸改性镁铁水滑石(Met/LDHs)的吸附材料。利用X射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱分析(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对Met/LDHs的形貌和结构进行了表征和基本特性分析,采用静态批处理法考察了Met/LDHs对Sb(Ⅴ)和As(Ⅴ)的吸附性能。经甲硫氨酸改性后的水滑石材料中羧酸根和甲巯基等功能基团增加,对Sb(Ⅴ)和As(Ⅴ)的最大吸附量分别可达66.23 mg·g^-1和67.20 mg·g^-1,均高于未改性的水滑石。在Sb(Ⅴ)和As(Ⅴ)共存的二元体系中,Met/LDHs会优先吸附As(Ⅴ),这可能与As(Ⅴ)的离子半径更小有关。第1次解吸实验后少量的Sb(Ⅴ)和As(Ⅴ)以牢固的化学吸附占据部分吸附位点,导致后续循环使用中其去除率略有降低。Met/LDHs对Sb(Ⅴ)和As(Ⅴ)去除主要依靠层间阴离子交换、氢键作用以及内球表面络合反应等机制共同作用。     

碳酸钙和粉煤灰对铅胁迫下小麦毒害的缓解效应

采用室内盆栽和网室盆栽的方法,研究了碳酸钙和粉煤灰对铅污染土壤的小麦幼苗生物效应、成熟期籽粒含铅量和蛋白质含量及生物产量的影响,探讨了碳酸钙和粉煤灰缓解铅毒害小麦的生理机制.结果表明,在轻度铅污染(铅为350 mg/kg)的小麦农田,1.0 g/kg碳酸钙或50 g/kg粉煤灰对小麦生长有明显的促进作用.能有效缓解铅对小麦的毒害;在重度铅污染(铅为600mg/kg)的小麦农田,1.0～2.0 g/kg碳酸钙或50～100 g/kg粉煤灰对小麦铅毒害缓解效果较好.     

As污染区农民头发中As含量与环境中As含量的关系

为研究As污染区农民头发中As含量与环境中As含量的关系,采用分层整群随机抽样方式,抽取湖北省气型和污灌型As污染区6个村农民头发样660份,同时采集这6个村的饮用水、土壤、食物(大米、小麦、蔬菜、鸡蛋、鸡肉、猪肉)样品,用原子荧光光谱法测定As含量.研究结果表明,两种类型As污染区农民头发中As含量污染区明显高于对照区,农民头发中As含量有随着区域土壤和食品中As含量增高而相应增高的趋势.对不同年龄组研究表明,高龄组头发中砷含量最高,反映出人体慢性暴露As蓄积的现象,而污染区人群男女头发中As含量差异不显著.人发中As含量与饮水中As含量无显著相关性,而与土壤和主要食物(大米、小麦)中As含量有显著正相关.因此人发中As含量作为人体长期暴露生物标记物,可以反映区域环境污染的程度.     

镉胁迫水稻及利用生活表面活性剂进行修复

镉对植物引起的氧化胁迫是Cd毒害的重要原因之一.综述了Cd诱导水稻氧化胁迫效应的机理以及如何利用生物表面活性剂进行修复.     

针铁矿改性生物炭对砷吸附性能

为了提高生物炭(BC)对砷的吸附能力,本研究选取小麦秸秆作为原料,采用共沉淀方法制备了针铁矿(Goethite)改性生物炭材料(Goethite@BC).比较了BC、Goethite和Goethite@BC对As(Ⅲ)的吸附特性,同时使用SEM-EDS、BET、FT-IR、XRD和XPS等技术对改性吸附剂的理化性质和吸附机制进行表征.结果表明,扫描电子显微镜分析显示有纳米级针铁矿附着在生物炭表面,可有效提高生物炭的比表面积和总孔容; 3种吸附剂对As(Ⅲ)的吸附符合伪二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,Goethite@BC对As(Ⅲ)的最大吸附量为65. 20 mg·g~(-1),与BC相比吸附量提高了62. 10倍. Goethite@BC吸附机制包括非特异性吸附(静电引力)和特异性吸附(配位、络合、离子交换等),纳米针铁矿颗粒在Goethite@BC表面对污染物的吸附起到重要作用. Goethite@BC在污染物修复领域具有很好地应用前景.     

铜胁迫下海藻糖对盐生杜氏藻生长和色素积累的影响

试验结果表明,在试验海藻糖浓度范围内(5％-25％),15％的浓度有利于盐生杜氏藻的生长和分裂,最大细胞密度为4.50× 105 cell/mL,对照组(CK)仅为3.53×1O5 cell/mL.海藻糖浓度为15％时,β-胡萝卜素含量最高,为78.3 mg/g,对照组仅为56.70mg/g;海藻糖浓度为10％时,叶绿素a的含量最高,为24.19mg/g.海藻糖可降低铜胁迫对盐生杜氏藻生长的影响.