甲醛致DNA断裂作用的机制及修复的研究

应用单细胞凝胶电泳技术研究了甲醛致DNA断裂作用、作用机制以及断裂的修复.结果表明,甲醛在低浓度下可以诱导DNA的断裂(P<0.01);该断裂作用可以显著地被羟基自由基(·OH)清除剂甘露醇和二甲基亚砜抑制(P<0.01),以及受到超氧阴离子自由基(O·-2)清除剂超氧化物歧化酶(SOD)显著抑制(P<0.01),但其抑制效果要弱于甘露醇和二甲基亚砜.甲醛引起DNA断裂作用是通过活性氧自由基介导的,且在90min时基本上可被完全修复.     

纳米水滑石与Hela细胞的生物相容性研究

为了探讨纳米水滑石与Hela细胞的生物相容性,采用单细胞凝胶电泳法检测了纳米水滑石对Hela细胞DNA的损伤,并采用H2DCF-DA荧光法检测了纳米水滑石对Hela细胞活性氧簇的影响.结果发现,随着纳米水滑石浓度的升高(0~800μg·mL-1),Hela细胞尾部DNA含量、尾距及胞内活性氧簇含量均呈逐渐升高趋势;较低浓度(50、100μg·mL-1)纳米水滑石处理后,Hela细胞尾部DNA含量、尾距及胞内活性氧簇含量与对照组无显著性差异(p>0.05),而较高浓度(200、400、800μg·mL-1)纳米水滑石处理后,Hela细胞尾部DNA含量、尾距及胞内活性氧簇含量与对照组差异显著(p<0.05,p<0.01).以上结果表明,较高浓度(≥200μg·mL-1)的纳米水滑石可对Hela细胞DNA产生损伤,而较低浓度(≤100μg·mL-1)的纳米水滑石则具有较好的生物相容性,有可能作为载体应用于医药领域.     

两相一体式污泥浓缩消化(TISTD)反应器微生物多样性研究

针对课题组开发的两相一体式污泥浓缩消化反应器(TISTD),采用16S rDNA、PCR-TGGE等分子生物学技术,对反应器在不同阶段稳态下的内、外反应室中微生物的多样性和种群结构进行了研究.结果表明:TISTD反应器内外反应室中微生物群落均呈现高度的多样性分布,优势菌群明显,群落结构差异性很大,且外反应室较内反应室具有更多的微生物种群数量,外室是水解酸化的场所,污泥在外室经过微生物的水解酸化后进入内室,内室是严格厌氧的产甲烷场所;从反应器运行的不同时期来看,反应器中微生物优势种群呈现一定的差异,随着反应器负荷的改变,微生物的群落结构和种群数量也呈现出明显的演替过程,优势种群的功能地位处在动态变化中.微生物种群之间通过协同和竞争作用,形成了特定生态位的群落结构.研究结果解释了TISTD反应器同时浓缩和消化的工作机理,并为其推广、应用及优化调控提供了理论基础.     

DNA提取方法对活性污泥微生物多样性PCR-DGGE检测的影响

评价超声波法、2种基于SDS的裂解法、改进的化学裂解法、微波法和冻融 玻璃珠 溶菌酶 SDS等6种DNA提取方法对活性污泥微生物多样性PCR-DGGE检测的影响.结果表明,2种不同的DNA纯化方式(溶液和胶纯化)及PCR扩增方式(直接和巢式PCR)对DGGE结果没有明显的影响,但不同的DNA提取方法对DGGE结果有明显的影响,其中2种基于SDS裂解法的DGGE条带较多,其提取的DNA产量(14.85μg/g湿重)和纯度(OD260:OD280＞1.80)也最高;改进的化学裂解法和微波法次之;超声波法、冻融 玻璃珠 溶菌酶 SDS法较少.研究表明,DNA提取方法是影响活性污泥微生物多样性PCR-DGGE检测结果的关键因素,基于SDS的裂解法是用于活性污泥微生物多样性PCR-DGGE研究的一种简便、可靠的总DNA提取方法.     

分层型水库藻类垂向演替的水质与细菌种群调控

浮游藻类和细菌是水生食物网的重要组成部分,在水源水库生态系统物质循环和能量流动方面发挥关键作用,藻类的空间演替与水体细菌种群代谢和结构演变关系密切.因此,本文以李家河水库为研究对象,在分析水库水质指标基础上,采用高通量DNA测序技术和Biolog技术,研究水库藻类暴发期,浮游藻类和细菌群落结构垂向演替特征及其与水质的偶联关系.结果表明,李家河水库在8月处于热分层期,水体pH、DO和NH~+_4-N随深度变化均逐渐降低(P0.001).藻密度和Chla呈现同步变化趋势(P0.001),表层最大分别为3 364.33×10~4 cells·L~(-1)和7.03μg·L~(-1).藻类群落结构在水深0 m和3 m处以微囊藻为主,而在水深6 m处,小环藻取代微囊藻成为最优藻属,相对丰度达57.28%.Biolog结果表明,微囊藻的暴发对细菌代谢活性及其相对丰度产生较大影响,但细菌种群代谢活性多样性变化不显著.高通量测序共发现1 420个OTUs,隶属于10个细菌门类,其中放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)在不同水层均为最优门类,其相对丰度之和达50%以上;绿菌门(Chlorobi)和浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度随着水深增加发生显著变化,均在6 m深度达到最大值,分别为10.29%和6.78%,且与水层藻密度呈显著负相关(P0.05);厚壁菌门(Firmicutes)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)与藻密度呈显著正相关(P0.05).热图(Heat map)指纹图谱表明,李家河水库的细菌群落结构垂向分布差异显著,且随着水深的增加,细菌群落分布更均匀并趋于多样性.冗余分析(RDA)表明,细菌和藻类的群落结构的垂向分布受不同水质指标调控且差异显著.对水源水库藻类暴发期藻类与细菌群落的偶联机制进行探究,为水源藻华消涨的分子微生态驱动机制研究提供科学依据.     

秸秆沼气干发酵基质中微生物DNA提取方法筛选

比较了4种处理方法对从秸秆沼气干发酵基质中提取微生物总DNA纯度和产量的影响,以及添加PVP和使用试剂盒对DNA粗提液的纯化效果,试图寻找一种适用于从秸秆沼气干发酵基质中提取微生物总DNA的有效方法。结果表明:采用冻融处理和酶处理相结合的方法得到DNA提取液的A260/A230和A260/A280相对较高,与其它3种方法有显著性差异(P≤0.05);提取液中添加PVP对去除DNA粗提液中的腐殖酸有一定效果,但添加量1%⁶%的效果差异不显著;经细菌DNA纯化试剂盒纯化后A260/A230和A260/A280分别达到(1.223±0.156)和(1.737±0.120)。对吸附了磷酸盐的氢氧化钽进行解吸,当pH=12时解吸率为52.45%。研究结果表明,氢氧化钽能够有效地去除水溶液中磷酸盐的吸附剂。     

镉引起蚕豆(Vicia faba)叶片DNA损伤和细胞凋亡研究

以蚕豆为研究对象,采用碱性、半碱性和中性彗星实验方法研究Cd对植物DNA的损伤,同时还采用DAPI染色法从细胞形态学入手研究Cd诱导的蚕豆叶片的细胞凋亡.用3种彗星实验研究Cd处理蚕豆叶片DNA损伤,结果表明Cd能够引起蚕豆叶片DNA损伤,但是不同Cd浓度引起DNA损伤的种类不同:5mg·L^-1Cd处理主要引起单链DNA损伤和碱性不稳定位点的形成;10mg·L^-1Cd处理时开始检测到DNA双链断裂;20mg·L^-1Cd处理下,各种类型的DNA损伤均明显增加,且DNA双链断裂尤其明显.DAPI染色法通过细胞形态学变化来检测蚕豆叶片细胞凋亡的结果表明,蚕豆叶片细胞在Cd处理下发生凋亡的过程与DNA损伤过程有很大的相关性.结果表明,Cd是一种基因毒性物质,同时证明Cd引起的DNA损伤是引起细胞发生凋亡的机制之一.     

植物活性物质对PM_(2.5)致细胞损伤的抗性作用

为研究植物活性物质对PM2.5致细胞损伤的抗性作用,研究了北京城区PM2.5对CHO(Chinese hamster ovary,中国仓鼠卵巢)细胞的损伤作用,并选择植物活性物质绿原酸、阿魏酸和荭草素探讨其对CHO细胞的保护作用.以CCK-8法确定PM2.5的试验剂量和3种活性物质的最佳保护剂量,然后通过彗星试验、微核试验、流式细胞术及Western Blotting分别检测PM2.5的损伤作用及植物活性物质的保护作用.结果表明:1由CHO细胞存活率可知,PM2.5的有效试验剂量为15μg/m L,绿原酸、阿魏酸和荭草素的最佳保护剂量分别为50、20、10μmol/L.2PM2.5可引起CHO细胞明显的DNA损伤、微核形成增加、细胞周期阻滞所致的细胞增殖指数降低,而经阿魏酸、绿原酸和荭草素预处理后,均可减轻PM2.5对细胞的损伤作用,起到了一定的保护作用.3PM2.5能引起CHO细胞中p53和caspase-3蛋白的表达增加,而阿魏酸、绿原酸和荭草素均可使其表达量有所降低.由PM2.5引起的细胞损伤经绿原酸、阿魏酸、荭草素作用后表达量降低.在3种植物活性物质中,以阿魏酸拮抗PM2.5损伤的效果最佳,绿原酸次之,荭草素相对较差.     

涕灭威、灭多威的遗传毒性研究

研究了涕灭威与灭多威的遗传毒性.在去离子水中分别加入涕灭威与灭多威标准品,涕灭威设计0.002、0.02、0.2、2、20μg/L共5个剂量组,灭多威设计0.02、0.2、2、20、200μg/L共5个剂量组.用微核试验检测其对鲤鱼血红细胞微核的诱发效应,采用Ames试验检测2种农药的致突变性,采用彗星试验检测其对人外周血淋巴细胞DNA的损伤效应,根据3种毒理学试验结果综合分析涕灭威与灭多威的遗传毒性.结果表明,所有剂量组这2种农药未诱导鲤鱼血红细胞微核率的明显上升(p0.05);2种农药各剂量组回变菌落数均未超过自发回变组的2倍,但在非代谢活化条件下,涕灭威2～20μg/L与灭多威20～200μg/L剂量组的TA97菌株回变菌落数分别达到(129.17±17.00)、(129.50±18.28)、(109.83±10.80)和(114.17±9.37)个/皿,明显高于自发回变组(p0.05,p0.01).在代谢活化条件下,灭多威200μg/L组的TA100与TA102菌株的回变菌落数为(147.83±23.29)、(275.83±20.63)个/皿,均高于自发回变组(p0.05);在彗星试验中发现,高浓度的涕灭威与灭多威均可导致人外周血淋巴细胞的DNA损伤,涕灭威20μg/L组,灭多威200μg/L组的尾部DNA(%)、尾长、Olive尾距3个指标经统计学分析,高于去离子水对照组(p0.01).研究未见涕灭威与灭多威对鲤鱼血红细胞产生明显的染色体损伤效应,虽未见其明显的致突变性,但在高浓度下存在一定的致突变的风险,并且这2种农药可能导致人外周血淋巴细胞的DNA损伤,因此涕灭威与灭多威污染对水环境和人体健康可能存在一定的远期危害.     

基于eDNA技术的渭河浮游动物多样性及关键种生态位特征

环境DNA（eDNA）技术作为水生态系统生物多样性监测的新手段,能够从微观角度对生物群落结构特征进行分析.基于渭河干流eDNA浮游动物OTUs分类信息数据及水环境参数,采用多样性指数、非度量多维尺度分析、聚类分析和关联网络分析等方法,探究了浮游动物的多样性和群落结构变化特征,揭示了关键种的生态位分化及其环境适应性.结果表明,浮游动物群落在物种组成、丰度、多样性和空间异质性方面均存在显著差异（P<0.01）.Chao1指数、ACE指数、Shannon指数和Simpson指数的均值分别为22.25、22.38、2.32和0.68,下游生物多样性明显高于上游.群落中的关键种与其他物种间连接度较高,具有高节点度、中心性和模块化特征.关键种（类）的OTUs生态位宽度B_i变化范围为0.38~0.80,中生态位种类占全部关键种（类）的63%,生态位重叠程度总体较高.水环境要素与浮游动物群落结构和生态位变化密切相关,其中总氮和水温是其主要限制因子,对浮游动物群落结构变化具有重要影响.