运用分子生物学技术监测水环境中产毒蓝藻

有毒蓝藻在形成水华破坏水体环境的同时,也对人畜产生危害。运用分子生物学技术对水环境中产毒蓝藻进行监测,由于其简单、快速和经济等优点,逐渐成为各国学者关注的热点。本文从以下3个方面对其进行了综述:1)早期分子生物学技术在产毒蓝藻诊断中的运用;2)以产毒基因为靶标进行的产毒蓝藻诊断;3)运用基因芯片技术对产毒蓝藻进行检测。与传统的分子生物学技术相比,生物芯片技术具有体积小、重量轻、便于携带、分析自动快速、高通量等许多传统方法所不能比拟的优势。因此,该技术在蓝藻毒素检测中的运用必将给目前的产毒蓝藻的检测带来一场新的革命。     

加强蓝藻的研究

蓝藻属原核生物一大类,也有研究者把它列为蓝细菌（Cyanobacterium）,它与人类的关系非常密切,既有有益的一面,又有有害的一面。所谓害者,比如人们熟悉的造成湖泊水域“水华”的发生。它的疯长与繁衍,一是毒素蓝藻“水华”造成水域缺氧环境,使水产生物窒息而死;二是产毒素蓝藻,常见的有危害最重的微囊藻（Microcystisaeroginosa）;还有鱼腥藻（如Anabaenacireinalis及A．．flosaquae）、节球藻（Nodalaria）、鞘丝藻（Lyngbya）、水华束丝藻（Aphanizomenonflosaquae）、颤藻（Oscillatoria）等一些种类;三是水华藻体分解后产生大量恶臭有机物,污染环境。这一切会造成家畜、家禽、野生动物、鱼类等中毒致死,同时也给居民生活带来危害。为彻底解决有害水华蓝藻的问题,可以从以下几方面考虑：（1）首先要解决水环境富营养化即氮、磷等的污水流人问题。有关部门需采取综合防治措施,以防止污水流人,避免“水华”爆发。（2）就有害蓝藻本身而言,一是对产毒素蓝藻产毒产品和产毒机制作进一步研究,索取毒素产品以服务于民。     

荧光原位杂交技术和流式细胞仪用于环境样品中产毒及非产毒微囊藻的定量监测

全球范围内,高频次、大范围暴发的蓝藻水华对淡水水体环境造成严重影响.微囊藻因其在生长特别是衰亡过程中向水体释放微囊藻毒素而威胁人类健康.因此,分析其产毒株及非产毒株在环境样品中的组成,建立产毒蓝藻的预报及评价体系显得极为重要.本文采用荧光原位杂交技术结合流式细胞技术实现对环境样品中产毒藻株的鉴别与定量.针对目标基因mcyA设计的、以地高辛标记的双链DNA探针可有效应用于产毒微囊藻FACHB905和PCC7806的鉴别.分别对来自滇池、太湖和关桥的11个样品进行分析显示,该方法与传统的形态学鉴定及PCR方法有较好的匹配.荧光原位杂交技术与流式细胞相结合可有效鉴别产毒与非产毒微囊藻,尤其可以对野外样品中产毒与非产毒藻株进行简便、可视化地鉴别,从而达到对产毒微囊藻水华早期预警的目的.     

微囊藻毒素生态学研究

通过对微囊藻毒素的生态学进行综述,认为藻毒素的产生和含量的变化受水环境生物多样性、环境因子和微囊藻自身生物量等的影响。保障蓝藻在种群竞争、生态演替中获得竞争优势的各因素中,藻毒素发挥了重要调节作用。研究蓝藻的产毒机制,对于理解水体富营养化机制,实施蓝藻水华的生物控制,最终对富营养化水体进行生态修复具有重要的理论意义和现实作用;     

水华蓝藻产毒特性的PCR检测法

特异引物对（TOX 1P／1F;TOX 2P／2F）用于检测微囊灌毒素合成酶基因mcyB片段在38种水华蓝藻中的分布情况。结果显示,所有能产生微囊灌毒素的微囊藻都有特异扩增条带,非产毒株则没有,几种常规的毒性检测方法验证了PCR方法所获结果的准确性。本研究发展了以全细胞PCR法检测mcyB片断,说明全细胞PCR检测法适用于不同来源的蓝藻材料。结果证明以DNA为基因鉴别产毒和非产毒微囊藻及其他水华蓝藻的方法是可行的和实用的。     

蓝藻毒素对底栖动物的毒理学研究进展

近年,由于人类活动加剧,大量氮磷等营养物质流入湖泊等缓流水体,导致水体富营养化。而由此引起有害蓝藻水华的频繁爆发,使生态环境和人类健康受到严重威胁。相关研究表明,蓝藻水华的爆发不仅能够使水体水质恶化,其中一些产毒藻类还会产生大量蓝藻毒素,对水生生物产生重要影响。底栖动物作为水体生态系统的重要组成部分,在食物网中有重要作用,同时其中的许多种类又与人类息息相关,因此关于水华蓝藻毒素对淡水底栖动物的毒理学研究具有重要意义。在介绍蓝藻毒素概况的基础上,综述了蓝藻毒素的致毒机理和对底栖动物的影响,展望了研究方向。     

阿氏浮丝藻mcyT基因序列多样性研究

为研究我国浮丝藻（Planktothrix Anagnostidis et Komrek）的毒素相关基因,选取分离自我国不同省份水体的13株阿氏浮丝藻,通过PCR检测其微囊藻毒素合成酶基因mcyA、mcyE及mcyT研究其毒素基因特性。PCR结果表明除mcyT之外其他引物检测均无扩增产物,说明这13株浮丝藻不具备产微囊藻毒素的能力。通过克隆测序得到mcyT序列,并进行分子系统分析,构建了关于mcyT序列的Neighbor-Joining系统树,结果表明mcyT序列可以将产毒与不产毒浮丝藻分为两大独立的分支,两个分支之间的最低序列相似度分别为98.5%和99.1%。研究结果可为后续研究我国浮丝藻的微囊藻毒素合成相关基因的多样性以及分子监测提供参考。       

蓝藻毒素去除方法研究进展

蓝藻水华中产生的次生代谢产物蓝藻毒素对人类及陆生动物具有严重毒性和致癌作用,同时会危害水域生态系统的结构和功能。有毒藻华的频繁发生及其引发的环境和健康问题已经成为全球环境科学领域的研究热点。现有的净水技术去除饮用水中藻毒素效率不高,因此寻找高效的藻毒素去除方法是目前亟待解决的问题。本文首先阐述了蓝藻毒素的产生和释放机理,将蓝藻毒素的去除分为除藻和去除水体中溶解性藻毒素两类;其次,本文在国内外大量研究成果的基础上综述了当前蓝藻毒素的降解途径,并详细介绍了活性炭吸附法、高级氧化降解法、微生物降解法等具有实际应用前景的去除方法;最后,本文总结了当前蓝藻毒素去除方法的局限性,指出了未来的研究应向高效率、低能耗、无污染、实用性强的方向发展。     

一株囊藻毒素降解辅助菌的发现

太湖、滇池等水体爆发的蓝藻水华,对水体生态环境及人们生活带来了严重的影响,引起了各级政府的高度重视。目前每年从太湖中打捞的水华数以亿吨计,但由于其毒性较大,无法利用,同时大规模发生蓝藻的水体底泥藻毒素含量也在不断提高。微囊藻毒素(Microcystins,MCs)是由淡水藻如微囊藻属、鱼腥藻属、     

铜锈环棱螺对水华中常见藻类的抑制效应

藻类水华频发已成为全球性的水环境问题,近年来,生物控藻法因具有环境友好的特点而备受关注。本研究以我国富营养化湖泊中常见大型底栖动物铜锈环棱螺为操纵生物,通过室内培养试验,研究了其对水华水体中常见蓝藻铜绿微囊藻、绿藻普通小球藻和斜生栅藻生长及光合活性的影响,以期阐明螺-藻间相互作用关系,探究铜锈环棱螺作为生物操纵物种的可行性。结果表明: 铜锈环棱螺能在短时间内大量摄食藻细胞,其对铜绿微囊藻产毒株和不产毒株以及斜生栅藻的去除率均在12 h内达到最大值,分别为73.7%、73.2%和51.1%;其对普通小球藻的摄食强于其他藻类,至试验结束时去除率达到99.2%。产毒铜绿微囊藻产生的微囊藻毒素会在铜锈环棱螺体内累积并促发其肝脏病理学变化,进而阻碍铜锈环棱螺的摄食。试验后期各处理组藻细胞光合活性均显著低于对照组,表明铜锈环棱螺的摄食作用对藻细胞造成了损伤,抑制了其大量增殖。此外,当不产毒铜绿微囊藻与斜生栅藻混合时,铜锈环棱螺的选择摄食性导致微囊藻的优势地位被斜生栅藻所取代。因此,铜锈环棱螺可以通过摄食作用抑制藻类的光合活性并降低其生物量,从而在一定程度上抑制或减缓水华的形成。     

藻毒素的类型、危害和防治

介绍了赤潮藻毒素：麻痹性贝毒、短裸甲藻毒素、溶血性毒素、细胞性毒素和氨毒：水华藻毒素：肝毒素、神经毒素、脂多糖内毒素的化学结构、性质和毒害机理等,以及藻毒素的防治方法。     

微囊藻毒素-LR的离体鳃灌流研究

随着水体富营养化进程的加剧, 有毒蓝藻的频繁暴发已成为一个世界性的难题。自1878年Francis1报道了世界上首例由于接触有毒蓝藻而引发的牲畜中毒事件以来, 已经有许多关于鱼类、爬行动物、鸟类和哺乳动物接触蓝藻而中毒甚至死亡的案例25。在为数众多的藻毒素中, 微囊藻毒素(Microcystins, MCs)因具有很强的肝毒性6, 7和促癌作用8, 而被认为是最具危害的种类之一。       

水华蓝藻对鱼类的营养毒理学效应

水体富营养化导致蓝藻水华的发生已成为全球关注的水环境问题,很多鱼类处于水生态系统食物链的最高级,蓝藻水华的主要次级代谢产物-微囊藻毒素可通过鱼类的摄食活动或生物富集作用在鱼体组织中累积,并通过食物链危及人类健康。近年来,微囊藻毒素对鱼类的毒性效应引起众多科学家的关注。在天然水体中不少鱼类可以主动摄食蓝藻,所以,水华蓝藻对鱼类来说既具有营养物作用、也具有潜在的毒性作用。鉴于目前机械收获的水华蓝藻生物量资源化利用问题以及水产饲料业亟需大力开发鱼粉替代蛋白源的需要,从营养学和毒理学这两个角度来研究水华蓝藻对鱼类的营养作用和毒性效应具有较高的理论和现实意义。主要概述了蓝藻粉、蓝藻细胞对鱼类的营养学和毒理学效应,以期拓展水华蓝藻对鱼类毒性效应的研究视野,同时也为水华蓝藻的资源化利用提供新的思路。     

藻类毒素

本文简介最近发现和研究清楚的一炎水藻毒素,产毒藻种属,以及已经阐明的肝毒,神经毒,细胞毒及胃肠毒作用。国外这项研究进展迅速,我国地面水体中藻类滋生旺盛,具备产毒条件,故值得注意。     

感染丝状蓝藻的噬藻体的裂解周期和释放量的测定

近年来 ,随着浮游病毒的认识的深入 ,人们认识到浮游病毒对水体中初级生产力的影响是巨大的[1] ,其主要证据就是发现噬藻体在海洋蓝藻的种群控制上发挥着重要作用[2 ] 。噬藻体的释放量和裂解周期是衡量噬藻体感染力的重要指标 ,很多重要的生态指标如病毒在生态系统中对宿主的致死率、病毒种群得以维持的阈浓度等都需要使用病毒的释放量和裂解周期来加以推算[3,4 ] ,因此准确地测定这两个基本参数是十分重要的。在自然界 ,很多丝状蓝藻 ,如颤藻、鱼腥藻、螺旋藻、席藻等是能够形成水华的 ,其中有些还具有产毒的功能[5] 。丝状蓝藻的形态特征…     

感染丝状蓝藻的噬藻体的裂解周期和释放量的测定

近年来,随着浮游病毒的认识的深入,人们认识到浮游病毒对水体中初级生产力的影响是巨大的[1],其主要证据就是发现噬藻体在海洋蓝藻的种群控制上发挥着重要作用[2]. 噬藻体的释放量和裂解周期是衡量噬藻体感染力的重要指标,很多重要的生态指标如病毒在生态系统中对宿主的致死率、病毒种群得以维持的阈浓度等都需要使用病毒的释放量和裂解周期来加以推算[3,4], 因此准确地测定这两个基本参数是十分重要的.在自然界,很多丝状蓝藻,如颤藻、鱼腥藻、螺旋藻、席藻等是能够形成水华的,其中有些还具有产毒的功能[5].丝状蓝藻的形态特征有别于单细胞蓝藻, 在被噬藻体感染时,丝状蓝藻的感染周期和光合生理也与单细胞蓝藻有较大的差异[6],因此研究裂解丝状蓝藻的噬藻体的方法可能不同于感染单细胞的噬藻体.本次试验以一种感染丝状宿主的噬藻体为材料,探讨了确定其裂解周期和释放量的研究方法.     

微囊藻毒素生物合成基因及其功能研究进展

水体富营养化加剧,导致了蓝藻水华在世界范围内频发。蓝藻产生的微囊藻毒素是最常见的一种藻毒素,对人类和动物造成了很大的危害甚至导致死亡。微囊藻毒素经非核糖体合成途径由多肽合成酶合成。对微囊藻毒素的结构与性质、微囊藻毒素合成基因的功能及其生物合成、微囊藻毒素的分子生物学检测技术进行了评述,对未来的研究方向进行了展望。     

广东省水库微囊藻的产毒特征和ITS序列的遗传多样性分析

为了解广东省水库微囊藻的产毒特征和ITS 序列的遗传多样性,从广东省供水水库中分离得到28 株微囊藻(Microcystisspp.),对它们的产毒特征和15 株微囊藻的ITS 序列进行了分析.高效液相色谱(HPLC)和微囊藻毒素合成酶基因mcyE 的检测结果表明,广东省水库中的微囊藻以产毒藻株占优势,微囊藻毒素的主要类型为MC-RR.广东省15 株藻株的ITS 序列相似性大于93.2%,在用相邻法(NJ)构建的系统树上,不同形态的种和不同地理区域的藻株没有区分开,产毒和非产毒藻株没有形成独立分支.这说明微囊藻ITS 序列的遗传多样性较低,ITS 序列和mcyE 存在没有相关性,表型不能够反映藻株的进化关系.因此,有必要将藻类传统分类方法与分子方法结合起来对蓝藻进行重新分类.     

微囊藻毒素LR影响人肝细胞HL7702的ERK及JNK的蛋白磷酸化

微囊藻毒素(Microcystin,MCYST)是蓝藻的一些属产生的次级代谢产物,在发生水华的水体中普遍存在。微囊藻毒素LR(MCLR)是微囊藻毒素中存在最为普遍且毒性作用最强的一种。已有研究表明,微囊藻毒素可以诱发肝毒性并且与人群中的肝癌发生密切相关1,2,因此进一步阐明其致毒机理具有重要的意义。       

生长素吲哚乙酸对铜绿微囊藻生理生化及产毒特性的影响

为了探究生长素吲哚乙酸(IAA)对产毒铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的影响, 从生长、光合色素含量、叶绿素光诱导荧光特征、脂质氧化和微囊藻毒素合成特性等方面, 研究了IAA对M. aeruginosa CHAB6301生理生化及产毒的影响。结果表明, 在低浓度IAA(0.04和0.2 mg/L)条件下, 铜绿微囊藻生长、叶绿素含量、光合系统(PSⅡ)电子传递效率及藻毒素含量均无明显变化, 藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白和丙二醛(MDA)含量均低于对照。高浓度IAA(1和5 mg/L)能够促进细胞生长, 提高叶绿素含量, 但是抑制藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白含量, 降低膜脂过氧化程度和细胞内藻毒素合成。综合各指标测定结果, 低浓度IAA对M. aeruginosa CHAB6301生长和光合作用影响不明显, 而高浓度IAA可促进藻细胞生长和光合作用, 增加微囊藻水华形成几率。