典型环境污染物对肠道菌群的影响及机制研究进展

随着环境污染日益严重,国内外有关环境污染物导致健康风险的毒性机制研究已引起广泛关注。然而,环境污染物对机体肠道菌群结构、功能的改变及其对毒性效应的调控作用研究尚处起步阶段。本综述在归纳近年来国内外人体及模式生物的肠道菌群研究进展的基础上,重点阐述了以重金属污染物、微纳米颗粒污染物、持久性有机污染物以及抗生素为代表的典型环境污染物对肠道菌群结构、组成、数量以及代谢等的影响,总结了肠道菌群在机体毒性效应中潜在调控作用,为后续肠道菌群在环境污染物毒理学效应及人类健康风险方面的系统研究提供理论参考。

奇异变形杆菌Proteus mirabilis A57对Cr(Ⅵ)污染的生物修复研究

自铬污染工业废水中分离得到若干株Cr(Ⅵ)耐受菌株,并通过对比各耐受菌株MIC(最小抑菌浓度)以及去除效率,确定实验菌株A57。通过形态学、生理生化鉴定结合16SrDNA序列比对分析,鉴定为奇异变形杆菌Proteus mirabilis A57。生物修复试验结果表明, P. mirabilis在100 mg·L^(-1)的Cr(Ⅵ)浓度下即有较高的Cr(Ⅵ)去除能力, 28℃下培养24 h总去除率为44.79%。进一步的条件优化实验表明, P. mirabilis在最佳培养条件下(30℃,初始pH7.0),42 h可将150mg·L^(-1)的Cr(Ⅵ)完全去除。不同组分试验结果显示,菌株A57的菌体可以更有效地去除Cr(Ⅵ)(相对于上清液和细胞裂解物)。扫描电子显微镜(SEM)试验观察到细胞表面形成不规则非晶态物质,表明Cr(Ⅵ)的生物修复反应主要发生在细菌细胞表面,XPS结果证实了生物还原反应的发生,菌体表面Cr元素存在形式主要为Cr(OH)3及CrCl3。

重金属复合污染对水稻镉吸收积累的影响

鉴于自然界重金属污染以重金属复合污染为主,基于田间试验和水培试验,探究Cd低积累材料T2-1在复合污染背景下的Cd吸收转运和籽粒积累特征。结果表明:不同重金属污染田块种植的T2-1籽粒Cd积累均显著低于对照9311。与9311相比,在单一Cd污染田块种植的T2-1籽粒Cd积累降幅较大,达29.72%~61.63%;而在重金属复合污染田块种植的T2-1籽粒Cd含量降幅较小,仅11.07%。结果表明重金属复合污染条件下,其他重金属元素影响T2-1对Cd的吸收和运转。水培条件下,随Pb和Cu的加入,水稻苗高和干重呈下降趋势;相较Cd和Cd-Pb胁迫,Cu对水稻的抑制作用更显著。培养15 d和30 d的水稻苗高和干重变化趋势一致,苗期T2-1干物质积累稍小于9311,可能与T2-1根系固定更多的Cd需要消耗能量有关。T2-1根系对Cd的积累高于9311,而根系向地上部转运的Cd低于9311。在Cd-Pb-Cu复合处理下,低浓度Pb促进水稻吸收Cd。与单独Cd胁迫相比,Cd-Cu和Cd-Pb-Cu处理下的水稻地上和地下部Cd含量均显著降低。Cu可抑制T2-1对Cd的转移,且抑制效果远大于Pb的促进作用。综上,Cd低积累突变体在水稻重金属污染控制与食品安全中有应用前景,但鉴于重金属复合污染对水稻Cd的吸收、运转和积累存在影响,因而在筛选Cd低积累品种时需要增加复合污染的鉴定。

重金属污染物及其复合暴露的生物效应及机制研究进展

随着工业生产活动的快速发展,重金属污染已经成为不可忽视的环境问题。重金属作为一类持久性的污染物,能够在环境中长期存在,并与其他污染物相互作用从而对生物体造成影响。目前,单一重金属的毒理效应及致毒机理已开展系统研究,但多种重金属复合暴露的毒性效应及分子研究仍较为匮乏。本文归纳了近年来重金属复合暴露对不同生物模型的毒性作用,发现复合重金属引起的毒理效应与复合重金属种类、数量、浓度、暴露时间和受试模型有关,阐释了复合暴露通过改变重金属在生物体内吸收、累积以及与生物大分子作用影响其毒性效应的分子机制。基于目前的研究现状,我们认为未来的重金属复合毒性研究应更加注重环境相关性,引入新的检测技术和生物信息学的分析方法,进一步深入挖掘重金属复合致毒的物理化学和生物学机制。

军事训练场地特征污染物的生态和健康效应研究进展

军事训练活动导致大量弹药残留进入土壤环境,从而引起军事训练场地含能化合物和重金属的污染问题,训练场地特征污染物的环境和生态效应已经引起国内外越来越多的关注。本文对三硝基甲苯(TNT)、环三亚甲基三硝铵(RDX)、环四亚甲基四硝铵(HMX)、铅(Pb)、锑(Sb)和铜(Cu)等训练场地特征污染物的污染现状及其生态、健康效应进行综述,介绍了这些污染物对植物、动物、微生物和人体健康的影响及风险评估研究进展。综合当前的国内外研究现状,未来还需进一步加强含能化合物毒理学、多污染物协同耦合作用的健康与生态效应等方面的研究,为我国军事训练场地风险管控与治理修复提供技术支撑。

重金属的生物体原位成像技术研究进展

重金属广泛存在于自然环境中,由于其具有高毒性和不同的赋存形式,且在环境中不能被微生物分解,因此重金属在通过多种途径进入生物体后,极易产生累积并造成伤害。重金属在生物体内分布及形态的差异是决定其生物效应的核心因素,因此了解这些关键信息是探索其毒性机制的基础。原位成像技术能在空间上识别生物体内重金属,并直观地评价生物体内重金属的含量、分布、形态转化及摄入和排出等状态和过程,因而受到广泛关注。该文总结了激光烧蚀电感耦合等离子体质谱法(LA-ICP-MS)、同步辐射以及金属感测荧光团成像等重金属原位成像方法的基本原理和应用,比较了其各自的技术特点和应用场景,并对重金属的生物原位成像技术发展进行了展望。

内质网在纳米材料毒性效应形成中的作用及机制

随着纳米材料在食品、药物、生物医学等多领域的应用,其在生产使用过程中对人类健康的影响引起了广泛关注.内质网是蛋白质折叠与加工修饰、脂质合成以及Ca^(2+)储存的主要场所,是维护细胞内稳态的重要细胞器.内质网作为纳米材料的主要靶细胞器之一,在纳米材料引起的毒性效应中起重要作用.本文结合近年来国内外相关研究进展,阐述了纳米银(Ag-NPs)、纳米金(Au-NPs)、纳米二氧化钛(TiO_2-NPs)、纳米氧化锌(ZnO-NPs)、纳米二氧化硅(SiO_2-NPs)、富勒烯(C_(60))、单壁与多壁碳纳米管(SWCNTs/MWCNTs)以及石墨烯与氧化石墨烯(GO)等典型纳米材料对内质网结构与功能的影响,并归纳总结了内质网在不同纳米材料诱导的毒性效应中的作用及其异同点.纳米材料可通过引起内质网应激诱导细胞凋亡、炎症反应以及细胞自噬,还可通过激活IP_3信号通路诱导内质网Ca^(2+)释放激活钙依赖的细胞凋亡.纳米材料可在内质网中积累造成结构损伤及功能障碍,还可诱导内质网自噬.

一株小麦赤霉病拮抗菌的筛选鉴定及防治效果分析

自小麦赤霉病发病田块土壤中,分离得到1株小麦赤霉病高效拮抗菌株。通过形态特征、生理生化特性和16S rDNA序列比对分析,将这株拮抗菌株鉴定为奇异变形杆菌(proteus mirabilis)。P. mirabilis DY05发酵液和无细胞上清均可显著抑制禾谷镰刀菌菌丝体生长(抑制率分别为79.50%和51.25%)和分生孢子萌发(抑制率均为100%),减少呕吐毒素产生(分别减少84.32%和82.82%)。田间赤霉病防治试验结果显示,接种DY05,可降低发病率52.13%,同时病情指数降低48.74%,显示出较好的防治效果。促生生理活性评价试验结果显示,菌株DY05可以产生铁载体和IAA,并具有溶磷作用和ACC脱氨酶活性,具有很好的促生长潜力。盆栽试验结果表明,菌株DY05对小麦植株生长具有显著的促进作用。与对照组相比,菌株DY05处理可以显著增加小麦幼苗茎高、根长、鲜重和干重,其中茎高、根长、鲜重和干重分别提高了22.21%、26.41%、44.77%和26.53%。分离得到的拮抗菌株DY05具有拮抗病原真菌和促进植物生长的双重功能,为开发禾谷镰刀菌生物防治制剂提供了菌种材料。

双酚A不同暴露方式对线虫生长生殖发育及凋亡的影响

双酚A(BPA)是公认的环境内分泌干扰物,由于它在人群中的广泛分布,其对公众的健康危害一直广受关注.本研究利用模式生物秀丽隐杆线虫(Caenorhabdites elegans)研究了不同暴露时期、暴露方式下BPA对其生长发育及生殖毒性的影响.我们分别以秀丽线虫的虫卵、L1期幼虫为暴露起始阶段,固体暴露在不含胆固醇的60 mm NGM培养基上进行,液体暴露在含有液体培养基(K medium:32 mmol·L^(-1)KCl,51 mmol·L^(-1)NaCl,3 mmol·L^(-1)CaCl_2和3 mmol·L^(-1)MgSO4)的35 mm培养皿中进行,暴露72 h后,分别对线虫体长、生殖腺发育和生殖细胞凋亡进行检测.结果表明,无论固体暴露还是液体暴露,10μmol·L^(-1)及其以下浓度的BPA均不会对线虫的体长产生影响;而在生殖腺发育毒性评估中,BPA液体暴露表现出的毒性显著强于固体暴露,且BPA对胚胎期线虫的毒性显著强于L1期线虫;生殖细胞凋亡毒性结果显示,固体暴露下L1期线虫比胚胎期线虫对BPA更为敏感,但这种差异在液体暴露条件下并没有显现.

有机氯农药硫丹的生殖毒性及其机制研究进展

硫丹作为一种广谱有机氯农药,在农业区域周边的土壤和水体中都存在较高残留,2011年被斯德哥尔摩公约列入持久性有机污染物(POPs)名单。硫丹已被证实对神经系统、心血管系统、肝、肾等具有毒性作用,关于其生殖毒性的研究很多,但潜在机制尚不完全清楚。本文总结了硫丹导致的不同动物的生殖毒性,并从生殖器官和生殖细胞损伤、氧化应激以及DNA损伤、生殖细胞周期阻滞及细胞凋亡等方面,对近年来硫丹生殖毒性及其作用机制研究进展进行综述,并对其中存在的问题进行讨论,以期有助于深入了解硫丹的毒性效应。

纳米银与富里酸对A_L细胞增殖及产生RNS/ROS的影响

利用ALamar Blue法和RNS/ROS荧光特异性探针,探讨不同浓度纳米银(nAg,0.1~5μg·mL^(-1))、银离子(Ag+,0.01~0.5μg·mL^(-1))及纳米银与富里酸(FA,10μg·mL^(-1))协同作用对人鼠杂交瘤(AL)细胞增殖及活性氮/活性氧自由基产生的影响及在这一过程中的作用.结果显示:在低浓度(小于等于1μg·mL^(-1))情况下,nAg对AL细胞的毒性作用主要来自于nAg释放的银离子(Ag^+),Ag^+通过诱导胞内RNS的产生,进而产生增殖抑制作用;在高浓度(5μg·mL^(-1))情况下,nAg对AL细胞的毒性主要来自于Ag^+诱导的RNS和nAg本身诱导的ROS二者共同的作用.模拟水环境中存在的FA(10μg·mL^(-1))能够显著降低nAg和Ag^+对AL细胞增殖的抑制作用,并且能显著降低nAg和Ag^+引起的A_L细胞内RNS和ROS的升高作用.

油桐下胚轴直接再生体系的建立

为了获得油桐的离体再生技术,本实验以油桐无菌苗下胚轴为外植体,采用MS培养基添加不同的植物生长调节剂,通过直接器官发生途径建立了简单的、可重复的油桐离体再生体系。结果表明:下胚轴直接诱导不定芽的最适培养基为MS+3.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L IBA,诱导率高达45.37%,平均不定芽数为3.69;最适继代增殖培养基为MS+2.0 mg/L 6-BA+0.05 mg/L IBA+1.0 mg/L GA3,增殖系数可达3.13;最佳生根培养基为1/2 MS+0.2 mg/L IBA,生根率高达97.78%。驯化后移栽到营养土:珍珠岩:蛭石=2:1:1的混合基质中,成活率达90%以上。