物理因子诱变技术在废水生物处理中的应用研究

污水微生物处理法是废水生物处理的主要方法之一,利用物理因子诱变选育高效菌种,增强它对污染物的降解能力,是水污染治理研究领域的一个热点.本文综述了紫外线、γ射线、离子束和激光等物理因子诱变技术的机理及近年来这个领域的研究进展.     

新烟碱类杀虫剂吡虫啉和啶虫脒对人神经母细胞瘤SK-N-SH细胞的毒性作用

吡虫啉和啶虫脒是目前使用较广的2种新烟碱类杀虫剂,它们在环境、食品和人体样品中的普遍残留,对人体健康构成威胁,但目前关于其对人的神经毒性仍知之甚少.本文以人神经母细胞瘤SK-N-SH细胞为模型,采用体外细胞实验,研究不同浓度吡虫啉和啶虫脒暴露对细胞活力、细胞形态、烟碱型乙酰胆碱受体(nAChRs)α7亚基的mRNA和蛋白表达、乙酰胆碱酯酶活性以及氧化应激的影响,为这2种杀虫剂的健康风险评价提供依据.实验中,先将SK-N-SH细胞分别暴露于不同浓度的吡虫啉和啶虫脒24 h,通过测定细胞活力,确定2种杀虫剂的10％抑制浓度(IC10)值.在此基础上,设定3个梯度的低暴露浓度(0.01、0.1和1 mmol· L-1)和溶剂对照,研究吡虫啉和啶虫脒对SK-N-SH细胞其他指标的影响(暴露24 h后).细胞活力、氧化损伤和乙酰胆碱酯酶活性分别用相应的试剂盒测定,细胞形态用倒置光学显微镜观察,nAChRs α7亚基的mRNA和蛋白表达分别用RT-qPCR和Western Blot测定.结果 表明,吡虫啉和啶虫脒的IC10值分别约为1.5 mmol· L-1和2.0 mmol· L-1.1 mmo1·L-1吡虫啉对nAChR α7的mRNA表达和蛋白表达均显著提高,对乙酰胆碱酯酶活性有显著抑制,并引起细胞显著的氧化应激(P＜0.05).0.1 mmol· L-1吡虫啉对乙酰胆碱酯酶活性有显著抑制(P＜0.05).1 mmol· L-1啶虫脒对nAChR α7的mRNA表达和蛋白表达均有显著提高(P＜0.05).为进一步揭示吡虫啉的影响,对0.1 mmol· L-1吡虫啉暴露组和溶剂对照组细胞进行了转录组分析,发现吡虫啉暴露对一些神经退行性疾病相关基因及其他一些重要通路相关基因有显著影响.本研究证明,吡虫啉和啶虫脒在非致死浓度条件下会对细胞产生一系列显著影响,吡虫啉的影响大于啶虫脒.     

H_2O_2致大鼠RTE细胞系氧化应激作用及GSH保护作用的体外研究

许多具有氧化作用的空气污染物,均能使细胞产生氧化损伤,使胸腺基质淋巴生成素(thymic stromal lymphopoietin,TSLP)含量上升。而TSLP是一种启动过敏性炎症的重要因子,会导致哮喘等疾病发生率的上升。在本研究中用过氧化氢(H_2O_2)模拟具有氧化作用的空气污染物进行染毒,研究细胞氧化应激水平的变化,并讨论还原型谷胱甘肽(GSH)对细胞受氧化损伤的保护作用。将大鼠支气管上皮细胞(RTE)分组培养,每组设置6个平行实验,分别用低、中、高剂量H_2O_2染毒3 h;高剂量设置1个重复,作为保护组,在染毒前用GSH保护2 h。结果显示,高剂量组H_2O_2(3.2 mmol·L~(~(-1)))染毒的细胞,其细胞活力下降(P0.01),丙二醛(MDA)水平上升(P0.01),TSLP水平上升(P0.05),与之相比,用GSH保护后的同剂量染毒组,上述指标得到全面缓解(P0.01)。这表明高浓度的H_2O_2会损伤细胞活力,并使MDA及TSLP水平上升,而GSH对TSLP及MDA的升高有极显著的抑制作用,即对细胞有一定的保护作用。     

条斑紫菜中磷和钙的亚细胞分布及其与富集砷的关系

研究条斑紫菜中磷和钙的亚细胞分布,并探讨其与条斑紫菜富集砷的关系。结果表明:条斑紫菜吸收磷、钙主要分布在细胞壁组分中,平均占总磷含量的53.9%,占总钙含量的61.25%,其次为细胞液。与对照组相比(砷暴露浓度0.5 mg·L~(-1)),在添加磷浓度为0.1 mg·L~(-1)和1.0 mg·L~(-1)处理组中,条斑紫菜中磷、砷之间呈现协同效应;当添加磷浓度为5.0 mg·L~(-1)和10.0 mg·L~(-1)时,条斑紫菜中磷、砷之间则呈现拮抗作用,砷的富集量分别比照组下降61.37%和72.73%。经添加钙液暴露过的条斑紫菜,当钙暴露浓度为1 000 mg·L~(-1)时其对砷的富集量比对照组减少15.51%。可知,5.0 mg·L~(-1)磷处理条斑紫菜,条斑紫菜对砷的富集受到明显的抑制。     

纳米硫化镉对A549细胞的损伤研究

研究纳米硫化镉(Nano-Cd S)材料对肺癌细胞系A549的毒性及氧化损伤作用。培养A549细胞,经传代后接种于6孔板中,每孔2 m L完全培养基,接种次日进行染毒。用直径20~30 nm、长度80~100 nm的Nano-Cd S进行染毒,染毒浓度分别为0、5、10、20、40和80 mg·L~(-1)。染毒24 h后用MTT检测细胞存活率,以存活率在80%左右的浓度为后续实验染毒浓度。应用流式细胞技术,用荧光探针法检测A549细胞的活性氧(reactive oxygen species,ROS)含量,PI-Annexin-V法检测细胞凋亡情况;用试剂盒检测细胞中超氧化物岐化酶(superoxide dismutase,SOD)和过氧化氢酶(catalase,CAT)活性以及丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量,判断细胞氧化损伤情况。不同浓度Nano-Cd S处理细胞24 h之后,细胞存活率随剂量的增加而下降,浓度为10、20、40和80μg·L~(-1)时,存活率分别为(88.71%±0.80%)、(81.93%±3.06%)、(75.23%±1.13%)和(70.66%±5.63%),且各组间差异均具有统计学意义(P0.05)。以浓度为10和20 mg·L~(-1)的Nano-Cd S染毒24 h后,胞内ROS含量和细胞凋亡率随染毒剂量的增加而增加(P0.05);浓度为10 mg·L~(-1)时,细胞凋亡率为(6.26%±0.44%)。与对照相比,各染毒组SOD和CAT活性和MDA含量升高,20 mg·L~(-1)染毒组SOD和CAT活性和MDA含量高于10 mg·L~(-1)染毒组(P0.05)。研究表明,纳米硫化镉能引起A549细胞的氧化损伤和细胞凋亡,具有明显的细胞毒性。     

乐果UV-TiO_2光催化降解产物对LGX9敏感菌株的毒性

为准确反映乐果UV-TiO2光催化液对环境生物的毒性作用,以乐果敏感菌株LGX9为受试对象,研究了TiO2、H2O2、Fe2+、通入空气、初始pH值等因素对乐果UV-TiO2光催化液降解率及抑菌率的影响规律。结果表明,当乐果初始质量浓度为200 mg/L、反应温度为30℃时,在反应体系TiO2质量浓度1.0 g/L、H2O2浓度0.025 mol/L、Fe2+浓度0.002 mol/L,且以3.5 L/min通入空气、初始pH值为1的条件下,反应1 h后,乐果降解率为92.70%,对LGX9菌株生长已无抑制作用。研究表明,利用乐果敏感菌株LGX9可以有效反映乐果光催化降解液对环境的毒性作用。     

一株苯酚降解菌的分离鉴定及响应面法优化其固定化

从太原市焦化厂废水活性污泥中分离、筛选出一株苯酚降解细菌,经生理生化反应和16S rRNA鉴定,该菌株为Diaphorobacter属细菌,命名为PD-07.代谢机制研究表明,苯酚可诱导该菌合成邻苯二酚2,3-加氧酶降解苯酚.为了提高该菌株对苯酚的降解率,以海藻酸钙为材料,对该菌株进行包埋固定化研究.首先采用Plackett–Burman实验设计筛选出影响固定化菌株苯酚降解率的关键因素,然后采用最陡爬坡实验逼近最大苯酚降解率响应区域.最后用Box–Behnken实验设计及响应面回归分析,应用二次方程对实验数据进行拟合得,拟合曲线与实验实测值相关性良好,最佳条件为海藻酸钠浓度3.83%(m/V)、CaCl2 0.3mol/L、菌胶比1:26.73、固定化时间2h、摇床转速180r/min、培养温度30℃、初始pH值7.2、液固比4.86:1,在此条件下苯酚降解率可达96.89%.     

读者信箱

正(上期答案)"病毒"这个名字听起来就很不友好,从普通感冒到恶性肿瘤,人类的多种疾病中都能找到它们的身影。令人讶异的是,有些"病毒"确是抗击肿瘤的利器,那科学家是如何"驯服"这些病毒帮助人类治疗疾病的呢?科学家"驯服"病毒帮助人类治疗疾病的灵感来源于近一百年前的一次偶然发现。据20世纪初的病历记载,一位患有宫颈癌的妇女被狗咬伤后向医生求助,医生按照标准流程为她接种了狂犬病疫苗,这是一种减毒活疫苗,而令医生惊奇的     

PVA固定化Corynebacterium sp.JY03降解苯酚的特性研究

以PVA(聚乙烯醇)作为载体将降酚菌株Corynebacterium sp.JY03进行固定化包埋处理,正交试验确定该菌株固定化细胞制备的条件,然后对固定化细胞的降酚性能进行研究。试验确定最佳固定条件为:PVA质量分数为6%,菌液量/PVA水溶液体积比为6/30,氯化钙含量为2.0%,钙化交联时间为8 h;固定化细胞降解苯酚的最适温度为30~35℃,最适pH值为6.5~7.5,在初始苯酚浓度为700 mg/L,装液量50 mL,培养42 h后,苯酚降解率达99.1%。固定化细胞重复利用6次苯酚降解率仍高于85.2%,其性能优于游离细胞,这将为该菌株进一步应用于含酚废水的生物处理提供实践条件。     

铜绿微囊藻与藻际细菌Ma-B1菌株的相互作用

藻与细菌通常共生于淡水生境,形成藻-菌共生体系,藻际细菌是水体生态系统中的重要组成部分,对藻的消长起重要的调控作用,但有关藻际微环境中藻与细菌的互作机制还不清楚. 采用传统的细菌平板培养方法,从太湖优势水华藻——铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)细胞表面分离出一株藻际细菌Ma-B1,基于生理、生化试验和16S rRNA基因序列分析,初步鉴定为甲基营养芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus). 通过测定细胞生长,分析藻-菌相互作用机理. 结果表明:一定浓度(＞60 μg/mL)的Ma-B1的胞外代谢物可显著抑制铜绿微囊藻的生长(培养基为BG11,28 ℃/日,22 ℃/夜,3 000 lx,光暗比为14 h∶10 h);铜绿微囊藻的胞外滤液(500 μL/mL)对Ma-B1的生长有一定的促进作用,但其总滤液(500 μL/mL)显著促进Ma-B1的生长;Ma-B1细胞对铜绿微囊藻的生长没有显著影响,而高浓度(藻菌比10∶1)的铜绿微囊藻细胞则可显著抑制Ma-B1的生长. 铜绿微囊藻与Ma-B1之间存在复杂的相互抑制或促进关系,共同影响着藻、菌在自然水体生态系统中的消长.