稳定同位素探针技术在有机污染物生物降解中的应用

稳定同位素探针技术(Stable isotope probing,SIP)是稳定同位素标记技术和各种分子生物学手段相结合的一系列技术总称。将其应用于探查污染物降解的功能微生物,实现了不经过分离培养直接把微生物的代谢功能、微生物间相互作用与微生物种群结合起来,从而克服了传统分离培养的缺陷,扩大了微生物资源的利用空间,具有广阔的发展前景。本文介绍了稳定同位素探针技术的基本原理和技术路线,对常规PLFA-SIP、DNA-SIP、RNA-SIP的特点进行了阐述和对比;综述了SIP在有机污染物——苯系物、多环芳烃、多氯联苯生物降解方面的研究进展,提出SIP应用于根际研究是今后该技术在生物降解研究中的一个发展方向。     

红球菌R04联苯/多氯联苯代谢相关调控蛋白RHOGL007659的生理功能

【目的】研究红球菌(Rhodococcus sp.)R04调控蛋白RHOGL007659的生理功能及其缺陷菌株的代谢特性,初步探究红球菌R04降解联苯的调控机制。【方法】通过基因同源重组敲除红球菌R04联苯代谢相关基因RHOGL007659。比较红球菌R04(野生型)和缺陷型菌株R04Δ7659(基因RHOGL007659缺陷型的R04)在不同碳源培养下的生长情况,HPLC分析R04和R04Δ7659转化联苯的能力。提取R04和R04Δ7659的总RNA,实时荧光定量PCR检测联苯降解关键基因的转录表达。纯化Bph B(联苯降解脱氢酶)和Bph D(联苯降解水解酶),制备多克隆抗体。Western blot分析Bph B和Bph D蛋白在R04和R04Δ7659中的表达水平。【结果】获得了RHOGL007659基因的缺陷型菌株R04Δ7659,与R04相比,R04Δ7659在联苯培养条件下的生物量趋近于零。HPLC分析表明,RHOGL007659基因的缺失使红球菌R04丧失转化联苯的能力。实时荧光定量PCR结果表明,在联苯培养条件下,缺失RHOGL007659后的R04,其联苯降解关键基因均有不同程度的下调表达。Western blot分析显示RHOGL007659缺失后,联苯降解关键酶Bph B和Bph D表达量均降低,这与实时荧光定量PCR结果相一致。【结论】RHOGL007659是红球菌R04联苯降解关键基因簇的调控蛋白,该蛋白对红球菌R04代谢联苯过程具有正调控作用。     

宁波滩涂贝类养殖区沉积物中有机氯农药和多氯联苯残留及生态风险评估

利用GC-ECD对宁波市主要滩涂贝类养殖区表层沉积物中的多氯联苯(PCBs)和有机氯农药六六六(HCHs)、滴滴涕(DDTs)的残留量进行测定,研究其分布状况,并进行生态风险评估.结果表明:贝类养殖区表层沉积物中的总有机氯农药含量为0.80～32.40ng·g-1,多氯联苯含量为3.20～33.33 ng·g-1.HCHs主要来自远距离大气传输及历史残留,部分区域有DDTs输入,其来源可能是三氯杀螨醇的使用.大部分站位的p,p’-DDT和DDTs存在潜在的生态风险,其中墙头和西店海域的p,p’-DDT残留超过生物效应中值,对底栖生物毒害效应较高.大多数站位PCBs的生态风险较低.     

长江口两种江豚亚种体脂内多氯联苯同分异构体含量的比较分析

为了弄清长江口江豚(Neophocaena asiaeorientalis)体脂内多氯联苯(PCBs)的累积情况,采用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)对5头东亚亚种(N.asiaeorientalis sunameri)和3头长江亚种(N.asiaeorientalis asiaeorientalis)的10种多氯联苯同族物(PCBs)含量进行了测定。研究发现,长江口江豚体脂中多氯联苯(PCBs)的平均含量为3.38μg/g(湿重),其中,长江亚种的多氯联苯(PCBs)含量(3.40~12.67μg/g)要显著高于东亚亚种(0.33~2.21μg/g)。在10种多氯联苯(PCBs)中,一氯、二氯和三氯联苯在所有个体中均未测出(小于0.005μg/g),但四氯、五氯、六氯和七氯联苯在所有个体中都被测出,其中,六氯联苯的平均含量高达1.48μg/g,占总含量的43.79%。从含量的组成看,六氯联苯和七氯联苯均构成了长江口江豚体脂内多氯联苯(PCBs)的主要成分,但相比东亚亚种,长江亚种的四氯联苯和五氯联苯也占较高的比例。研究表明,低氯代组分的多氯联苯(PCBs)可以随水流的稀释和生物转化而逐渐降解,但高氯代组分的多氯联苯(PCBs)则不易降解,并且随江豚年龄的增长而快速积累,产生更持久的毒性效应。     

多氯联苯降解菌的选育及降解性能研究

从长期受PCBs污染的土壤中筛选出2 株多氯联苯降解菌,并对其形态和生物学特性进行了观察研究。通过对这2 株菌的驯化筛选,得到混菌对PCBs的降解效果最好。通过改变菌株的降解条件（pH、温度、接菌量及装液量）可知,混菌的最佳降解pH 值为7.0、温度为30 ℃ 、接菌量为OD600nm=1.0的菌液2 mL、装液量为10.00 mL。在上述最佳条件下,混菌对10 mg/L的PCBs降解15 d,去除率可达70%左右。通过表面活性剂的增效降解作用研究可知,混合表面活性剂表现为低浓度（<500 mg/L）促进混菌对PCBs的降解,高浓度（>700 mg/L）抑制混菌对PCBs的降解。在降解体系中添加300 mg/L的混合表面活性剂,经16 d 的降解,可以将PCBs降解率提高到91.5%。     

内分泌干扰物中毒机理探析

叙述了内分泌干扰物(EDC)的类型及危害,讨论了活性氧在内分泌干扰物环境毒理学的相关定义,并进一步解释了活性氧所引起的中毒机理。     

多氯联苯在模拟水生态系统中的分布、积累与迁移动态研究

利用微宇宙模拟水生态系统对多氯联苯在水体环境中的行为 ,包括多氯联苯在水体、沉积物、生物体 (皇冠草、河蚬、鲢 )不同分配相及生物体不同组织、器官中含量、分布以及迁移、富集等时间变化动态过程进行了研究。结果表明 ,水草对PCB有一定程度的吸收 ;河蚬对PCBs有明显的吸收积累 ,并且吸收达到平衡的时间较长。鱼体对PCB的吸收积累在不同组织中有明显的差别 ,在内脏和肌肉组织中积累较高 ,鳃组织中积累较低。     

南极食物链顶端海鸟卵中PCBs和OCPs积累水平及其全球意义

采用气相色谱-电子捕获检测器(GC-ECD)内标法定量测定了南极乔治王岛世袭栖息地海鸟(棕贼鸥、灰贼鸥、巨海燕、白眉企鹅)卵样中持久性有机氯污染物多氯联苯(PCBs)和有机氯农药(OCPs)残留量,研究探讨南极海洋食物链顶级生物体有机毒物积累水平探讨其环境意义。结果显示,卵样中有机毒物积累水平依次为:多氯联苯>滴滴涕>氯代苯>六六六。贼鸥卵样多氯联苯含量范围在91.9~515.5ng/g,滴滴涕56.6~304.4ng/g,氯代苯6.5~70.5ng/g,六六六<0.5~2.0ng/g;企鹅卵样多氯联苯含量范围在0.4~0.9ng/g,滴滴涕2.4~10.3ng/g,氯代苯6.0~10.2ng/g,六六六0.1~0.4ng/g;巨海燕卵样多氯联苯含量范围在38.1~81.7ng/g,滴滴涕12.7~53.7ng/g,氯代苯4.2~8.8ng/g,六六六0.5~1.5ng/g。研究结果还显示,不同种类海鸟卵样检出多氯联苯和有机氯农药均以七氯、六氯联苯、滴滴涕同系物(P,P′-DDE)和氯代苯化合物为主体。贼鸥、巨海燕卵样检出9种多氯联苯同系物(大小依次为PCB-180>PCB-153>PCB-194>PCB-138>PCB-118>PCB-170>PCB-101>PCB163>PCB-149)。贼鸥卵样七氯、六氯取代物的多氯联苯同系物含量在17.5~205.5ng/g占其总多氯联苯的62%;巨海燕卵样在14.5~30.5ng/g,占其总多氯联苯的69%;企鹅卵样检出5种多氯联苯同系物相对积蓄较低,其卵样之间变化相对稳定。对不同种类海鸟卵样的有机污染物数据进行统计分析,结果显示不同鸟种有机毒物积累水平的差异取决于不同鸟种的生态习性,如活动范围、迁徒距离、觅食习性以及巢址选择等,最主要是海鸟在海洋生态食物链中的位置,其食谱的宽窄,同时表明海鸟体内PCBs和OCPs积累通过食物链逐级加强的结果。有机毒物最高积累水平出现在棕贼鸥卵样中,灰贼鸥和巨海燕次之,企鹅最低。因为贼鸥不仅食性杂食谱宽,而且贼鸥与企鹅及其他小型海鸟之间存在着一定的捕食与被捕食的关系。南极海鸟卵样多氯联苯和有机氯农药的检出,是全球性有机氯污染又一新的重要证据。南极海鸟卵样中有机毒物的检出,揭示了人造有机污染物在南极鸟类代间转移的存在,它们在南大洋生态系统中的消除将会需要较长的时间过程,表明人类活动对南极生物圈与南极海洋环境的持久影响,南极是全球唯一无污染地区的价值正在丧失。     

活的但非可培养功能菌群对多氯联苯降解的探索进展

活的但非可培养(“viable but non-culturable”,简称VBNC)状态是微生物应对各种环境压力的一种生存机制.面对日益严重的异生质污染问题,研究污染胁迫下VBNC状态菌的潜在环境功能具有重要意义.该文阐述了VBNC状态菌的研究现状,针对多氯联苯微生物降解存在的问题,重点介绍环境中潜在VBNC功能菌群的复苏培养.提出利用藤黄球菌(Micrococcus luteus)复苏促进因子(resuscitation-promoting factor,简称Rpf)探索具有潜在多氯联苯降解功能的VBNC状态菌群,为多氯联苯高效降解菌群的筛选提供新思路.同时,结合VBNC状态菌絮凝、硝化除臭等方面的探索研究,对VBNC状态菌的潜在环境功能进行了展望.     

PCBs对红树林沉积物中微生物及酶活性的影响

研究了多氯联苯（PCBs）对沉积物及红树植物秋茄根区沉积物微生物及酶活性的影响。结果表明,种植秋茄可提高沉积物中细菌和放线菌的数量,但不能提高真菌的数量。PCBs处理可显著提高沉积物中细菌和放线菌的数量。土壤呼吸与微生物量具有相似的变化趋势。由于细菌在沉积物微生物中占有绝对的优势,因此细菌的数量是微生物多样性指数的决定性因素。与未种植红树植物的相比,种植沉积物微生物多样性指数相对较低,PCBs处理与对照相比,微生物多样性指数差异不显著。在试验过程中,未种植的PCBs处理组多酚氧化酶和过氧化物酶活性均高于对照组,表明这两种酶是沉积物PCBs污染的敏感指标,而这两种酶被报道在植物修复中与PCBs的降解有关。