利用重组大肠杆菌SOS法评价污水厂出水的遗传毒性以及工艺去除效果

SOS/umu测试法被广泛应用于化合物和复杂混合物遗传毒性的评价,由于该技术所用菌种为致病菌且操作步骤繁琐等原因,制约了技术的推广应用。研究建立了基于重组大肠杆菌SOS效应的水质遗传毒性检测方法(专利号:ZL201110022476.1),应用该方法评价了某市4座污水厂出水的直接遗传毒性效应,同时以污水处理一厂为例考察了直接遗传毒性效应的季节变化规律以及不同的工艺对水中直接遗传毒性物质的去除情况。结果显示:各污水厂出水均表现出一定的直接遗传毒性,对应的4-NQO毒性当量浓度范围为0.018~0.514 mg·L-1;一年四季中夏季进出水直接遗传毒性效应最高,现有工艺中生化处理工艺段对直接遗传毒性去除效果最佳,去除率为33.33%。该方法操作便利、检测敏感性较高、操作危险性较低,可用于水中直接遗传毒性效应的测试。     

利用umu/SOS实验评价污灌土壤的遗传毒性

利用umu/SOS显色实验评价北京市郊污水灌溉土壤中遗传毒性物质的积累,得到表征样品遗传毒性大小的β-半乳糖苷酶诱导活性(IU值).以达到阳性时诱导比率R=2(试验管IU值/对照管IU值)需要的土壤重量来反映土壤样品的相对遗传毒性.R值起初随着96孔板每孔土壤样品量的增大而增大,但在达到某一定值后呈现稳定,此时各土壤样品投加量均为每孔约含10mg土壤.用剂量效应曲线中线性段的斜率作为标准,判断出遗传毒性物质为性质相同的一类污染物,根据相关资料推测主要是由于多环芳烃类污染物积累.     

Using mRNA to investigate the effect of low-pressure ultraviolet disinfection on the viability of E. coli

UV can induce damages on mRNA consistently among different genes. SOS response was more active after UV treatment. Programmed cell death was not found to be more active after UV treatment. The efficacy of ultraviolet (UV) disinfection has been analyzed and validated by numerous studies using culture-based methods, yet the discovery of the viable but nonculturable state necessitates the investigation of UV disinfection based on viability parameters. Paired regulators of the SOS response system, recA-lexA, and the programmed cell death system, mazEF, in Escherichia coli were chosen as the target genes, and the effect of UV irradiation on the mRNAs of the four genes was studied. This research showed that, after UV irradiation, the responses of the mRNAs were highly consistent, with reduction percentages of approximately 60% at 20 mJ/cm², 70% at 40 mJ/cm², and 90% at 80 mJ/cm², and these reductions were believed to be the result of direct UV damage to nucleic acids. After 24 h of dark incubation, recA and lexA were both upregulated but to a lesser extent for repressor lexA; and mazE and mazF were both downregulated. This result implies that UV irradiation induces the dark repair system more actively, and the cells will proceed to death at a rate similar to that associated with natural decay.     

利用SOS/umu测试方法鉴定沙颍河河水中的遗传毒性物质

采用HPLC分割导向的SOS/umu测试方法鉴定了沙颍河河水中的遗传毒性物质。当采用TA1535/pSK1002菌株测定HPLC分割的各馏分时,如果不经大鼠肝微粒体酶(S9)代谢活化,只有馏分F10显示遗传毒性,加入大鼠肝微粒体酶代谢活化后,馏分F10和馏分F15都显示有遗传毒性,说明河水中存在某些需经过大鼠肝微粒体酶代谢活化才能显示出遗传毒性的物质。当采用过量表达O-乙酰转移酶(O-AT),对芳香胺类物质和硝基芳烃化合物有特殊响应的NM2009菌株测定时,馏分F8、F9和F10均呈现遗传毒性;特别是对于馏分F10,用NM2009菌株测定的遗传毒性远高于原始菌,说明这3个馏分中都含有芳香胺类或硝基芳烃类物质。     

二种除草剂遗传毒性的研究

以黄鳝为试验材料,研究了艾割和使它隆二种除草剂对鱼类的致突变性。对经腹腔注射染毒上述二种除草剂的受试黄鳝,通过对其活体肾细胞染色体数目和形态的观察,分析其突变率。研究结果(经t检验)显示:艾割和使它隆二种除草剂分别在其试验最低受试剂量50mg/kg和8.0mg/kg即可引起黄鳝的染色体畸变。采用SOS/Umu显色试验研究,在SOS/Umu试验中,使它隆和艾割2个受试除草剂可以诱发SOS阳性反应,且呈明显的剂量-效应关系。试验表明这二种除草剂具有遗传毒性,应对这二种除草剂严加管控,避免其对环境的影响。     

一种新的水质遗传毒性评价方法的建立

为了便于低成本、快速地检测环境中各种污染物的遗传毒性,本研究以前期构建的UV敏感菌株为监测菌,对多种已知化合物的遗传毒性进行测试.结果显示该菌株对遗传毒性化合物可快速产生响应,与化合物孵育0.5 h后裸眼即可观察到菌液浊度发生变化,且受试菌菌液浊度呈现剂量依赖的特点.剂量效应曲线计算表明,该菌株对两性霉素B、氯化苄、克菌丹和萘啶酮酸的最低检出浓度分别为0.32 mmol·L~(-1)、0.11 mmol·L~(-1)、0.07μmol·L~(-1)和2.14μmol·L~(-1),均低于欧盟标准遗传毒性测试方法——SOS/umu方法.进一步建立了Cr(VI)的剂量-效应标准曲线,为评价复杂样品的遗传毒性强度提供了一个可能的选择.利用该方法对3个环境水样进行了测试,其中一个水样在浓缩200倍后可诱使测试菌发生SOS响应,其Cr(VI)等效剂量浓度为0.08μmol·L~(-1) Cr(VI).上述结果表明,该方法具有应用于环境样品遗传毒性定性与半定量初筛的潜力.     

用SOS/umu测试评价光电催化降解五氯酚过程的遗传毒性特征

采用SOS/umu测试研究了五氯酚水溶液在光电催化反应过程中的遗传毒性变化及降解产物对鼠伤寒沙门氏菌TA1535/pSK1002的细胞毒性,并与五氯酚在直接光解、光催化反应过程中的降解产物进行了比较.五氯酚光电催化降解过程中降解产物对测试菌种的细胞毒性逐渐降低,产物经代谢活化的细胞毒性低于直接光解、光催化降解五氯酚的产物.五氯酚经光电催化降解15￣45分钟的产物经代谢活化测试结果呈阳性,在60￣120分钟的降解产物呈阴性,说明五氯酚的光电催化降解过程中生成了间接遗传毒性物质,但该类物质能够在光电催化过程中被去除.而五氯酚经直接光解、光催化处理120分钟的产物均具有遗传毒性风险.本研究结果表明光电催化技术的环境安全性优于直接光解、光催化技术.此外,SOS/umu测试作为一种简单、灵敏的遗传毒性物质检测方法,适合于评价光电催化技术的遗传毒性特征,可以作为评价该技术环境安全性的生态毒理学方法之一.     

太湖梅梁湾水体和沉积物中有机污染物的遗传毒性

采用SOS/umu方法测试了太湖梅梁湾表层水和沉积物有机提取物的直接和间接遗传毒性,并与同期进行的化学分析数据进行了相关分析.结果表明,当暴露体积为40mL水样/孔时,绝大多数样点没有检出遗传毒性;而各样点的沉积物有机提取物表现出间接遗传毒性和显著剂量-效应关系.化学分析结果表明,梅梁湾沉积物中多环芳烃含量与间接遗传毒性之间存在相关性.因此,推测沉积物中存在间接致突变物质的积累,而多环芳烃可能是导致梅梁湾沉积物遗传毒性的主要风险因子之一.     

An E. coli SOS-EGFP biosensor for fast and sensitive detection of DNA damaging agents

An E. coli SOS-EGFP biosensor which expresses enhanced green fluorescent protein as a reporter protein under the control of recA gene promoter in SOS response was constructed for detection of DNA damage and evaluation of DNA damaging chemicals. The chemicals that may cause substantial DNA damage will trigger SOS response in the constructed bacterial biosensor, and then the reporter egfp gene under the control of recA promoter is stimulated to express as a fluorescent protein, allowing fast and sensitive fluorescence detection. Interestingly, this biosensor can be simultaneously applied for evaluation of genotoxicity and cytotoxicity. The SOS-EGFP bacterial biosensor provides a sensitive, specific and simple method for detecting known and potential DNA damaging chemicals.     

生物样品体外致突变高通量检测方法研究进展

评述了几种常用的体外致突变检测方法及其用于生物样品检测的可行性,有些方法经改进可用于高通量检测生物样品体外致突变性.经典Ames实验受生物样品中组氨酸的影响,易产生假阳性结果,尽管经过修正可以排除组氨酸的干扰,但操作繁琐,不适合高通量检测.基于SOS反应的检测体系避开了组氨酸的影响,且简单易行,适合高通量检测:以β-半乳糖苷酶基因(lacZ)作为报告基因的检测体系灵敏度高,且经过离心洗涤或后培养的方式可降低样品颜色的影响;以绿色荧光蛋白(GFP)基因作为报告基因的检测体系避开了颜色的干扰,但这类方法灵敏度普遍不高,可以寻找信号更强的荧光蛋白以替代GFP;荧光素酶(lux)基因集lacZ和GFP的优点于一身,但检测时需要额外添加辅助因子,限制了其应用.也对单细胞凝胶电泳、tk基因突变实验、染色体损伤检测等方法进行了分析,有些适合生物样品高通量检测,但由于缺少国际通用的标准,很难推广使用.