表面活性剂、酸雨和Cd^2＋复合污染对蚕豆胚根细胞核的毒性

用蚕豆根尖微核技术研究了Cd^2+单因子以及与表面活性剂、模拟酸雨复合污染时对植物细胞的毒性作用。结果表明,Cd^2+浓度在0～10．0mg·L^-1范围内,对蚕豆胚根细胞微核的形成有强烈的诱导作用,Cd^2+浓度6．0mg·L^-1时的细胞微核率为13．85‰,对照组的微核率为4．53‰,此时污染影响指数(PI)为3．06;当环境中存在表面活性剂LAS1．0mg·L^-1或pH值降到4．5和3．5时,同-Cd^2+浓度下,蚕豆根尖细胞微核率、PI降低,同时伴有核变形,细胞中颗粒物增多,胚根组织不容易分散等症状,根的生长受到抑制,说明表面活性剂、酸雨对Cd^2+的毒性有协同作用。pH3．5的酸雨环境中Cd^2+对蚕豆细胞的损伤程度比pH4．5酸雨环境高,在检测高浓度、强毒性污染物的致突变效应时,应作至少3个稀释倍数,找出蚕豆根尖细胞最高微核率及PI。     

利用蚕豆根尖细胞微核技术检测Cu、As污染的诱变性

应用蚕豆根尖细胞微核技术检测Cu、As及其复合污染的诱变性能,计数了蚕豆根尖细胞微核千分率(MCN‰)和污染指数(PI)并进行了F检验.结果表明,在一定浓度范围内(Cu＜200mg·L,As＜15mg·L^-1),随着Cu、As浓度的增加,MCN‰上升;24个试验处理组PI均在2以上,各处理组MCN‰有显著差异,和对照组有极显著差异(a＜0,01),表明Cu、As及其复合处理对蚕豆根尖细胞的分裂活动有明显影响.     

SO2衍生物诱发蚕豆根尖细胞微核和后期异常的研究

研究SO₂体内衍生物--亚硫酸钠和亚硫酸氢钠混合液(3:1 mmol·L^-1/mmol·L^-1)诱发蚕豆根尖细胞微核和后期异常的效应。结果表明:SO₂衍生物处理可诱发蚕豆根尖间期细胞微核和核芽,使分裂后期出现多种染色体异常,如断片、桥以及滞后染色体等。异常细胞中以微核细胞和染色体断裂细胞居多。在一定浓度范围内,细胞异常率与处理液浓度之间表现正的线性相关。这些研究结果表明,蚕豆根尖间期微核和后期染色体异常有可能用作检测SO₂污染的生物剂量计。     

重金属离子对凡纳滨对虾肝胰脏、鳃丝和血液SOD活力的影响

研究了3种重金属离子(Cu²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺)在96 h内对凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)对肝胰脏、鳃丝和血液超氧化物歧化酶(SOD)活力的影响.结果表明,凡纳滨对虾SOD活力在3种重金属离子作用下随取样时间变化显著(P＜0.0),Cu²⁺在实验浓度范围内(0.1～1 mg·L^-1),肝胰脏、鳃丝和血液的SOD活力随时间延长呈一峰值变化,Zn²⁺在10 mg·L^-1时对肝胰脏表现为显著抑制作用,Cd²⁺在0. mg·L^-1时对肝胰脏和鳃丝起显著抑制作用,0.2 mg·L^-1对鳃丝SOD活力无显著变化(P＞0.0),其他浓度Zn²⁺(＜10 mg·L^-1)、Cd²⁺(＜0.2 mg·L^-1)对各组织器官SOD活力的影响随时间延长均呈现先升高后下降的趋势.3种重金属离子对凡纳滨对虾肝胰脏、鳃丝、血液SOD活力的影响呈现明显的剂量-时间效应关系.其SOD活力大小顺序为肝胰脏＞鳃丝＞血液,3种重金属离子对凡纳滨对虾伤害大小顺序为Cd²⁺＞Cu²⁺＞Zn²⁺.     

一株重金属镉耐受小球藻的分离鉴定及其生长条件优化

以龙江河镉污染水体预留样本为实验材料,从中筛选得到一株重金属镉耐受藻株,经形态和分子生物学鉴定为小球藻属,命名为Chlorella sp.LQQ-1。实验从温度、pH、Cd²⁺、有机碳源及有机氮源等方面对该藻株生长条件进行优化,并考察其在最佳生长条件下对水体中Cd²⁺的去除效果。结果表明:该小球藻最适宜生长温度为30℃,最适宜pH为7.0左右。Cd²⁺在低浓度下能促进小球藻的生长,当Cd²⁺浓度超过30μmol·L^-1时,小球藻的生长受到抑制。适宜该小球藻生长的最佳葡萄糖添加浓度为10g·L^-1,最佳尿素添加浓度为1g·L^-1。在最佳生长条件下,该小球藻对水体中Cd²⁺的去除率达89.7%。     

SO2对蚕豆根尖细胞微核的诱导作用

应用蚕豆根尖微核试验,对SO2的遗传毒性效应进行了研究。结果表明：一定浓度范围内（0.108-14.00mg/m^3）,蚕豆根尖微核细胞数与SO2浓度间呈正相关,太原市大气污染严重的冬季采暖期根尖细胞微核率明显高于非采暖期;SO2浓度0.604mg/m^3处理24h和48h或2.80-28.00mg/m^3熏气处理4h可使蚕豆根尖中具有微核的细胞数明显增加,结果表明,低浓度SO2较长时间接触或高浓度短期接触均可引起蚕豆根尖细胞遗传物质的损伤,应用蚕豆根尖细胞微核实验可对大气SO2污染进行生物监测。SO2（2.80-28.00mg/m^3）熏气实验中,接触时间延长能导致根尖细胞微核率下降,2.80mg/m^3熏气组下降较快,14.00mg/m^3熏气组下降较慢,研究结果提示,在运用蚕豆根尖微核实验监测环境SO2污染时要考虑蚕豆的染毒方式,避免假阴性结果的出现。     

SO2对蚕豆根尖和叶尖细胞遗传损伤作用的研究

采用微核实验技术,研究大气污染物SO2对蚕豆根尖和叶尖细胞的遗传损伤效应。结果表明2.80和28 mg.m-3的SO2熏气可以诱发蚕豆根尖和叶尖细胞损伤,导致根尖细胞有丝分裂指数下降,根尖和叶尖间期细胞微核率增高,并具有时间效应和浓度效应。经水恢复培养后,根尖分裂细胞数增多,微核率降低,说明恢复培养能够缓解高浓度SO2对根尖细胞的遗传损伤。用石蜡层隔断SO2在根部水中的溶解后,根尖细胞微核率低于叶尖细胞微核率,而在非隔断组中则相反,说明SO2在水中的溶解是产生毒性效应的重要原因。高浓度SO2熏气对蚕豆根尖和叶尖细胞具有遗传学毒性,由于根尖分生区具有较高的分裂指数和微核率,对环境SO2毒性的反应更灵敏,蚕豆根尖微核实验更适于对环境SO2的监测。     

胁迫时间与非毒性离子对重金属抑制拟南芥种子发芽及幼苗生长的影响

测定了Hg²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺单一重金属胁迫对拟南芥种子发芽和幼苗生长的影响.结果表明,重金属对幼苗生长的毒性大于对种子发芽的毒性,以抑制种子发芽的IC₅₀为指标,4种重金属的毒性顺序为Hg²⁺＞Cd²⁺＞Pb²⁺/Cu²⁺,以幼苗生长为指标,则毒性顺序为:Cu²⁺＞Hg²⁺＞Cd²⁺/Pb²⁺,并随着胁迫时间延长,种子萌发率下降.此外,不同重金属在不同发芽时段对种子的毒性也不尽相同,Cd²⁺的毒性在种子吸水后的0～12 h大于12～24 h,而Hg²⁺毒性在12～24 h大于0～12 h,其中,种皮对减轻重金属毒性起着十分重要的作用.通过非毒性离子(Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺)与重金属离子(Hg²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺)交互作用对拟南芥种子发芽及幼苗生长效应的研究发现, mmol·L^-1的Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺可以增强Hg²⁺对种子发芽的毒性,但对Cd²⁺的毒性却没有影响.对于幼苗来说,Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺可以显著增强Hg²⁺的毒性,Ca²⁺可以缓解Cd²⁺的毒性,但却增加Cu²⁺的毒性,K⁺可以缓解Pb²⁺对幼苗的毒害作用.最后,本文对重金属的毒害机理进行了探讨.     

Cd2+、Al3+作用下蚕豆UDS与微核相关性分析及高等植物UDS技术初探

为探讨金属离子对高等植物非按期DNA合成(UnscheduledDNASythesis,简称UDS)和微核(MCN)的诱导作用、二者之间的关联性以及利用高等植物UDS技术检测环境诱变物的可行性,利用3HTdR前体掺入法研究了Cd²⁺、Al³⁺作用下蚕豆的UDS效应。结果表明,Cd²⁺、Al³⁺均能不同程度地诱导蚕豆UDS和MCN的发生;UDS量与微核率(MCNF)之间呈负相关(r<0),但相关不显着(|r|0.05),且二者间的相关程度在Cd²⁺和Al³⁺两种金属离子作用下没有显着差别(P>0.05);利用高等植物UDS技术检测环境诱变物质,在一定受检物剂量范围内是可靠的,但超过这个剂量范围,UDS技术无法检出.     

Cd2+、Al3+作用下蚕豆UDS与微核相关性分析及高等植物UDS技术初探

为探讨金属离子对高等植物非按期DNA合成(UnscheduledDNASythesis,简称UDS)和微核(MCN)的诱导作用、二者之间的关联性以及利用高等植物UDS技术检测环境诱变物的可行性,利用3HTdR前体掺入法研究了Cd²⁺、Al³⁺作用下蚕豆的UDS效应。结果表明,Cd²⁺、Al³⁺均能不同程度地诱导蚕豆UDS和MCN的发生;UDS量与微核率(MCNF)之间呈负相关(r<0),但相关不显着(|r|0.05),且二者间的相关程度在Cd²⁺和Al³⁺两种金属离子作用下没有显着差别(P>0.05);利用高等植物UDS技术检测环境诱变物质,在一定受检物剂量范围内是可靠的,但超过这个剂量范围,UDS技术无法检出.     

高浓度镉、锌及其复合作用对烟草抗氧化系统的影响

采用水培方法,研究高浓度镉(0.1 mmol·L^-1 Cd²⁺)、锌(0.15 mmol·L^-1 Zn²⁺)及其复合作用(0.1 mmol·L^-1 Cd²⁺+0.15 mmol·L^-1Zn²⁺)对烟草种子的萌发率、幼苗叶片活性氧(ROS)水平、抗氧化物浓度、抗氧化酶活性及膜脂过氧化程度的影响.结果表明: 单因子条件下,与对照相比,高浓度镉、锌处理烟草种子萌发率降低;叶片超氧自由基(O₂^-· )产生速率与过氧化氢(H₂O₂)含量升高;过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、脱氢抗化血酸还原酶(DHAR)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性升高;谷胱甘肽(GSH)含量及其与氧化型谷胱甘肽比值(GSH/GSSG)下降;丙二醛(MDA)含量升高.与镉、锌单因子处理相比,镉、锌复合处理的烟草种子萌发率显著升高;O₂^-· 产生速率、H₂O₂和MDA含量降低;CAT、APX、MDAR活性在处理末期升高.镉、锌胁迫对烟草可造成生理水平上的损伤,且毒性效应随着处理时间的延长而增强.镉、锌复合作用可缓解镉、锌单因子胁迫对烟草幼苗的毒害.     

镉胁迫对吊兰及银边吊兰生长及镉富集特性的影响

选择吊兰和银边吊兰为试验材料,采用水培法研究其在不同Cd²⁺处理浓度(0、20、80、200 μmol·L^-1)下生长及生理特性的变化。结果表明: 20 μmol·L^-1镉对两种吊兰的影响较小,单叶面积、总叶面积、叶绿素(Chl)a含量、总叶绿素[Chl (a+b)]含量、类胡萝卜素含量、Chl a/Chl b值、胞间二氧化碳浓度(C_i)和蒸腾速率(T_r)与对照(CK)基本无显著差异;80 μmol·L^-1镉胁迫下两种吊兰叶片初始荧光(F_o)和非光化学淬灭系数(NPQ)升至最高水平;200 μmol·L^-1镉胁迫下,两种吊兰生物量、叶绿素含量、最大净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)、最大光化学量子产量(F_v/F_m)、实际光化学量子产量Y_(II)、转移系数(TF)以及各部分生物量均降至最低水平,而两种吊兰的过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)及过氧化氢酶(CAT)活性和银边吊兰的丙二醛(MDA)含量均有不同程度的增加。随着镉处理浓度的增加,两种吊兰各器官Cd含量持续升高,且主要富集在根部;吊兰各器官Cd含量及富集系数(BCF)在胁迫处理下均高于银边吊兰。研究表明,两种吊兰对镉具有一定的耐性,其中吊兰对Cd的耐受能力强于银边吊兰,可考虑作为绿化植物用于修复镉污染水体或土壤。     

一株溶植酸磷类芽孢杆菌的分离筛选及对水稻幼苗的促生作用

采用溶磷平板筛选和重金属耐性复筛相结合,从薇甘菊根际分离到一株兼具多重金属抗性的溶磷细菌(编号为ZLT11),16S rRNA 基因序列分析显示,该菌株属于类芽孢杆菌。菌株对植酸钙和植酸的溶磷量分别为84.10和73.84 mg·L^-1,其在30 ℃、初始pH为9.0时对植酸钙的溶磷量最高,达95.66 mg·L^-1。菌株ZLT11能耐受≤400 mg·L^-1 Pb ²⁺、≤100 mg·L^-1 Cd ²⁺及≤40 mg·L^-1 Hg ²⁺,当添加植酸钙为磷源时,接种菌株ZLT11使水稻幼苗平均根长、根数、苗高和总生物量较对照幼苗分别增加106.7%、76.6%、49.0%和46.3%。菌株ZLT11还能显著促进水稻幼苗在Cd胁迫下的生长。     

Vicia faba chromosomal aberration assay

A collaborative study involving laboratories in six countries was initiated under the sponsorship of the International Programme on Chemical Safety (IPCS) to determine the sensitivity, efficiency and reliability of the Vicia faba root tip meristem chromosomal aberration assay using a standardized protocol. The six Laboratories that participated in this study were located in the Slovak Republic, India, Japan, Poland, Sweden and the USA. All laboratories adhered to a standardized protocol for the Vicia faba chromosomal aberartion assay. Four coded chemicals, azidoglycerol (AG), N-methyl-N-nitrosourea (MNU), sodium azide (NaN₃) and maleic hydrazide (MH) were tested with the Vicia faba chromosomal aberration assay. Of the four chemicals, three (MH, AG and MNU) were found to be clastogenic and gave a concentration related response. However, the results of NaN₃ were equivocal which might be explained by the stability of NaN₃. The conclusions from this study suggest that the Vicia faba chromosomal aberration bioassay is an efficient and reliable short-term bioassay for the rapid screening of chemicals for clastogenicity.     

丛枝菌根真菌促进湿地植物对污染水体中镉的吸收

丛枝菌根真菌(AMF)具有促进植物生长、增强植物耐重金属毒害及修复重金属污染生境的作用.本试验于模拟湿地系统中设0、5、10和20 mg·L^-1镉浓度,对芦苇和狼尾草分别进行接种和不接种摩西斗管囊霉(Fm)、根内根孢囊霉(Ri)处理.结果表明: 镉污染降低了AMF侵染;接种AMF提高了芦苇和狼尾草的株高、干质量、叶绿素含量、地上部与根内的氮和镉含量,增强了根系对镉的富集能力,降低了镉转移系数.在5 mg·L^-1镉处理下,接种Fm的芦苇处理的各项指标均高于其他处理,其AMF侵染率为60.6%,每毫米根长的侵入点和泡囊数分别为2.3和3.7;与不接种对照相比,接种Fm的芦苇地上部与根系干质量分别提高69.1%和75.0%,地上部与根系氮含量分别提高38.7%和27.8%,叶绿素含量和株高分别增加3.8%和11.1%.湿地系统镉浓度与植株地上部和根内的镉含量呈显著正相关.在20 mg·L^-1镉处理下,接种Fm的芦苇地上部和根内镉含量达到最大值182.4和663.3 mg·kg^-1,镉转移系数最低,为0.27,而富集系数最高,为0.55.Fm+芦苇是本试验条件下吸收富集污染水体中镉的最佳组合.     

改性粉煤灰对废水中镉的吸附作用

以工业固废粉煤灰(FA)为原料,将其与NaOH和Ca(OH)₂混合后,在250 ℃下焙烧1.5 h,制得改性粉煤灰(MFA).利用扫描电镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)、X-射线衍射仪(XRD)、全自动比表面积分析仪(BET)和傅里叶红外光谱仪(FTIR)等技术分析MFA的理化性质.BET分析表明,MFA的比表面积比FA增大了20.6倍.SEM分析表明,FA表面玻璃相溶解,表面粗糙,具有多孔结构.FTIR分析表明,-OH官能团在Cd²⁺的吸附过程中具有重要作用.静态吸附试验研究表明,当MFA的投加量为0.2 g、Cd²⁺初始浓度为100 mg·L^-1、溶液pH为7、25 ℃下吸附90 min时,Cd²⁺的去除率达到97.3%;共存阳离子(K⁺、Na⁺、Mg²⁺和Ca²⁺)均会抑制MFA对Cd²⁺的吸附,其中Ca²⁺的抑制作用最强.Langmuir等温吸附模型和准二级吸附动力学方程能较好地描述Cd²⁺在MFA上的吸附行为,且最大吸附量为55.77 mg·g^-1.热力学研究表明,MFA对Cd²⁺的吸附是一个自发的吸热过程.MFA吸附能力优于FA,在废水处理方面有一定的应用前景.     

外源褪黑素与钙离子互作对高温胁迫下黄瓜幼苗过氧化伤害的缓解效应

为了探明褪黑素(MT)和钙离子(Ca²⁺)在调控植物耐热性中是否存在互作关系,以黄瓜幼苗为试材,分析了内源MT和Ca²⁺对高温胁迫的响应;并通过叶面喷施100 μmol·L^-1 MT、10 mmol·L^-1 CaCl₂、3 mmol·L^-1乙二醇二乙醚二胺四乙酸(EGTA,Ca²⁺螯合剂)+100 μmol·L^-1 MT、0.05 mmol·L^-1氯丙嗪(钙调素拮抗剂,CPZ)+100 μmol·L^-1 MT、100 μmol·L^-1氯苯丙氨酸(p-CPA,MT合成抑制剂)+10 mmol·L^-1 CaCl₂和去离子水(H₂O),研究高温下(42/32 ℃)外源MT和Ca²⁺对黄瓜幼苗活性氧积累、抗氧化系统及热激转录因子(HSF)和热激蛋白(HSPs)等的影响。结果表明: 黄瓜幼苗内源MT和Ca²⁺均受高温胁迫诱导;外源MT可上调常温下钙调素蛋白(CaM)、钙依赖蛋白激酶(CDPK5)、钙调磷酸酶B类蛋白(CBL3)、CBL结合蛋白激酶(CIPK2)mRNA表达;CaCl₂处理的MT合成关键基因色氨酸脱羧酶(TDC)、5-羟色胺-N-乙酰转移酶(SNAT)和N-乙酰-5-羟色胺甲基转移酶(ASMT)水平也显著升高,MT含量快速增加。MT和CaCl₂可显著增强高温下黄瓜的抗氧化能力,减少活性氧(ROS)积累,同时上调HSF7、HSP70.1和HSP70.11 mRNA表达,从而减轻高温胁迫引起的过氧化伤害,植株热害症状明显减轻,热害指数和电解质渗漏率显著降低。加入EGTA和CPZ后,MT对黄瓜幼苗抗氧化能力和热激蛋白表达的促进效应明显减弱,Ca²⁺对高温下黄瓜幼苗过氧化伤害的缓解效应也被p-CPA逆转。可见,MT和Ca²⁺均可诱导黄瓜幼苗的耐热性,二者在热胁迫信号转导过程中存在互作关系。