电化学法检测芴的细胞毒性

以小鼠胚胎成纤维细胞(BALB/c 3T3)和中国仓鼠肺细胞(V79)为模型细胞,利用基于石墨烯量子点/玻碳电极(RGOQDs/GCE)的细胞电化学法研究多环芳烃(PAHs)类化合物芴的细胞毒性,并与四唑盐比色试验(MTT)对比,验证电化学法的可靠性.时间-效应研究结果表明,培养时间为30 h时,芴对2种细胞的毒性最强;剂量-效应研究结果表明,电化学法测得的芴对BALB/c 3T3和V79细胞毒性的半数抑制浓度(IC50)值分别为0.89 mmol·L-1和0.25 mmol·L-1,MTT法测得的IC50值分别为1.34 mmol·L-1和0.86 mmol·L-1.这说明芴对V79细胞的毒性效应更强,这可能是由于芴对V79细胞嘌呤核苷酸代谢影响更大.电化学法的检测结果与MTT法的结果趋势一致,且IC50值均低于MTT法,说明本文使用的电化学法可以有效灵敏地评价芴的细胞毒性.芴的细胞毒性作用机制可能是通过激活细胞中p53基因进而影响细胞嘌呤核苷酸代谢.本法通过检测细胞中嘌呤含量变化而评价芴的细胞毒性.     

铝对豌豆根边缘细胞存活率和粘胶层厚度的影响

根边缘细胞（Root border cells）是从根冠游离并聚集在根尖周围的一群特殊细胞，铝毒的作用部位正是根尖，因此推测边缘细胞在铝毒反应中起着重要作用。作者研究了不同铝浓度（0、50、100、250、500μmol／L AlCl3（含0．1mmol／L CaCl2，pH4．5）与离体豌豆（Pisum Sativum）根边缘细胞共培养1h、2h、4h、6h、8h、24h后根边缘细胞存活率、粘胶层厚度及细胞数量的变化，以揭示铝毒胁迫边缘细胞的响应。结果为：随着处理时间的延长，边缘细胞的存活率明艰下降；在0～100μmol／L铝浓度范围，边缘细胞存活率有随铝浓度升高而降低的趋势；8h及24h边缘细胞存活率为铝浓度500μmol／L时显著高于0、50、100和250μmol／L时，6h边缘细胞存活率为250和500μmol／L铝浓度时显著高于0、50、100μmol／L AlCl3时。随处理时间延长，边缘细胞数量降低，铝浓度100，250和500μmol／L时边缘细胞数量低于0和50μmol／L时，且铝浓度越高，细胞数量越少；随处卵时间延长和铝浓度升高，粘胶层相对面积增加，铝浓度500和250μmol／L时粘胶层相对面积增加尤为明湿。通过与pH7．01水溶液及pH4．50水溶液中粘胶层变化的比较，发现粘胶层在铝处理8h后出现一个峰值，可能是粘胶物质的诱导合成和分泌。研究结果表明，铝毒对根边缘细胞具有致死效应，这种致死效应在一定浓度范围符合剂量依数性关系，高浓度时则边缘细胞存活率反而升高，这与根边缘细胞对铝毒作出的适应性响应——粘胶层的增厚和细胞降解增强有关。粘胶层起着保护和减轻边缘细胞铝毒的作用。     

Quantification of viable bacteria in wastewater treatment plants by using propidium monoazide combined with quantitative PCR (PMA-qPCR)

The detection of viable bacteria in wastewater treatment plants(WWTPs) is very important for public health, as WWTPs are a medium with a high potential for waterborne disease transmission. The aim of this study was to use propidium monoazide(PMA) combined with the quantitative polymerase chain reaction(PMA-qPCR) to selectively detect and quantify viable bacteria cells in full-scale WWTPs in China. PMA was added to the concentrated WWTP samples at a final concentration of 100 μmol/L and the samples were incubated in the dark for 5 min, and then lighted for 4 min prior to DNA extraction and qPCR with specific primers for Escherichia coli and Enterococci, respectively. The results showed that PMA treatment removed more than 99% of DNA from non-viable cells in all the WWTP samples, while matrices in sludge samples markedly reduced the effectiveness of PMA treatment. Compared to qPCR, PMA-qPCR results were similar and highly linearly correlated to those obtained by culture assay, indicating that DNA from non-viable cells present in WWTP samples can be eliminated by PMA treatment, and that PMA-qPCR is a reliable method for detection of viable bacteria in environmental samples. This study demonstrated that PMA-qPCR is a rapid and selective detection method for viable bacteria in WWTP samples, and that WWTPs have an obvious function in removing both viable and non-viable bacteria. The results proved that PMA-qPCR is a promising detection method that has a high potential for application as a complementary method to the standard culture-based method in the future.     

砷超富集植物蜈蚣草中磷和钙的亚细胞分布及其与耐砷毒的关系

为了在研究砷超富集植物蜈蚣草中磷和钙的亚细胞分布,并探讨其与蜈蚣草耐砷毒的关系进行了试验研究.结果表明,蜈蚣草吸收的磷主要分布在胞质组分中(平均占各部位总磷含量的44%以上),吸收的钙主要分布在细胞壁组分中(平均占各部位总钙含量的48%以上).与低钙(0.03和2.5 mmol·L-1)处理相比,高钙(5.0 mmol·L-1)处理时,根部的胞质组分和叶柄的细胞器组分中磷含量较高.各器官的亚细胞组分中钙含量随着介质中添加钙浓度的提高而增加.介质钙浓度过高会抑制蜈蚣草的生长.在加砷处理下,根部和叶柄细胞壁组分的磷含量有所减少,但地上部细胞器组分的磷含量及其含磷总量占植株含磷总量的相对比例、根部细胞壁组分的钙含量增加.蜈蚣草自主调节磷和钙的亚细胞水平分布可能是其耐砷毒的机制之一.     

木霉(Trichoderma sp.)HR-1活细胞吸附Pb(Ⅱ)的机理

从重金属废水中筛选得到一株能够吸附Pb(II)的丝状真菌,编号为HR-1,初步鉴定其为木霉属(Trichodermasp.).研究了pH值对活细胞吸附铅离子能力的影响及其对铅的耐受性,结果表明,该细胞对铅离子的最大吸附量为597mg/g;扫描电镜(SEM)显示细胞吸附Pb(II)后发生明显的萎缩现象,在细胞表面存在大量的沉积物;X射线光散射能谱(EDX)验证了铅的吸附,同时吸附过程中存在离子交换作用.对比细胞吸附Pb(II)前后的傅立叶红外光谱(FTIR)图谱表明,葡聚糖或几丁质中的羟基和C-O-C、蛋白质的羧基是铅的主要吸附位点,与含氮官能团无关.XPS证实细胞吸附铅离子后生成PbO,XRD图谱得出其处于无定形和晶体之间.     

溴氰菊酯对大鼠肝微粒体酶的影响

本实验研究了溴氰菊酯对雄性大鼠肝微粒体苯胺羟化酶活力和细胞色素P-450含量的影响。结果发现溴氰菊酯在动物体内能降低苯胺羟化酶活力(23.80％)和细胞色素P-450含量(21.18％)。该效应与微粒体脂质过氧化反应无关,亦与肝细胞破坏或内质网膜通透性的改变无关。溴氰菊酯本身对肝微粒体酶并不呈现抑制作用,当用肝微粒体酶诱导剂苯巴比妥诱导肝微粒体酶后,溴氰菊酯降低微粒体酶活性的效应消失。这表明溴氰菊酯降低肝微粒体酶的作用可能与其干扰肝微粒体酶蛋白的合成有关。     

Cytochrome P450 BM3 of Bacillus megaterium—A possible endosulfan biotransforming gene

Computing chemistry was applied to understand biotransforrnation mechanism of an organochlorine pesticide, endosulfan. The stereo specific metabolic activity of human CYP-2B6 （cytochrome P450） on endosulfan has been well demonstrated. Sequence and structural similarity search revealed that the bacterium Bacillus megaterium encodes CYP-BM3, which is similar to CYP-2B6. The functional similarity was studied at organism level by batch-scale studies and it was proved that B. megaterium could metabolize endosulfan to endosulfan sulfate, as CYP-2B6 does in human system. The gene expression analyses also confirmed the possible role of CYP-BM3 in endosulfan metabolism. Thus, our results show that the protein structure based in-silico approach can help us to understand and identify microbes for remediation strategy development. To the best of our knowledge this is the first report which has extrapolated the bacterial gene for endosulfan biotransformation through in silico prediction approach for metabolic gene identification.     

嗜根寡养单胞菌DSM14405T对高浓度Cr(Ⅵ)的抗性及其还原特性分析

为了寻找植物-微生物联合治理Cr（VI）污染的合适微生物,分析了一株植物根际促生菌——嗜根寡养单胞菌DSM 14405^T（Stenotrophomonas rhizophila DSM 14405^T）对不同浓度Cr（VI）的还原能力、Cr（VI）还原最适培养条件、对连续投加Cr（VI）的还原能力及高浓度Cr（VI）处理不同时间的转录组变化.结果表明,嗜根寡养单胞菌DSM 14405^T在24 h内对10、50、200和500 mg·L^-1 Cr（VI）的还原率分别为100%、92.4%、26.2%和16.5%,且在30℃、pH=7.5、转速180 r·min^-1条件下培养能最经济、高效地还原Cr（VI）.该菌能在64 h内完全还原2次所投加的50 mg·L^-1的Cr（VI）,第3次投加后仅能还原55.2%左右.比较转录组学分析可得,200 mg·L^-1Cr（VI）作用下,嗜根寡养单胞菌DSM 14405^T细胞表现出显著的抗性.具体表现为：大幅度上调胞内消除有毒自由基的相关基因、DNA修复相关基因以防止DNA因自由基受损,同时下调细胞组分及蛋白代谢等与细胞抗性相关性低的通路.并且,随着Cr（VI）的还原和细胞对环境的适应,Cr（VI）抗性相关基因及通路的调节在长时暴露中明显少于短时暴露.本研究为Cr（VI）污染的原位植物-微生物联合治理提供了可选菌株和理论依据.     

一株微囊藻毒素-LR降解菌的降解特性

研究了从某人工湖底泥中筛选出的1株能够降解微囊藻毒素-LR(MC-LR)的菌株JM13的降解特性.实验结果表明,当加入50 mg·L-1淀粉作为外加碳源时,菌株对初始浓度为0.5 mg·L-1MC-LR的降解率可达44.5%;低浓度重金属Cu2+的加入可在一定程度上提高菌株对MC-LR的降解,降解率可达到44.8%;随着时间的延长,菌株对MC-LR的降解率不断增大,到第10天达到52.6%,当投入菌龄为36 h的菌悬液时,降解率可达到55.4%.对该菌株细胞表面疏水性(CSH)的测试结果显示,在菌JM13细胞表面疏水性最大的情况下(即有机∶相水相=3∶4时),添加淀粉及低浓度(0.5 mg·L-1)Cu2+可以在一定程度上抵御降解过程中细菌表面疏水性的降低,使菌体细胞能更好地同污染物接触,从而在一定程度上提高菌株对MC-LR的降解.     

自然水体生物膜有机组分对Cd2+的吸附特征

室内模拟研究了长春南湖水生物膜中有机组分即胞外聚合物、微生物非活性细胞和微生物活性细胞对Cd^2＋的吸附特征及其影响因素。结果表明：3种有机组分对Cd^2＋的吸附过程分为快速和慢速阶段，达到吸附平衡的时间分别为360、100和100min；Cd^2＋的吸附最均在pH为6h达到最佳；在实验所选温度范围内，胞外聚合物在30℃时对Cd^2＋的吸附量最大．而温度对Cd^2＋在微生物非活性细胞和活性细胞的影响不显著；Cd^2＋在3种有机组分上的吸附均符合Langmuir和Freundlish热力学方程，吸附能力为胞外聚合物〉微生物非活性细胞〉微生物活性细胞。在有Pb^2＋共存的条件下，Langmuir和Freundlish热力学方程仍然适合描述3种有机组分对Cd^2＋的热力学吸附过程，但Cd^2＋的吸附量和饱和吸附最均减小。