生态毒理基因组学和生态毒理蛋白质组学研究进展

将基因组学和蛋白质组学知识整合到生态毒理学中形成了生态毒理基因组学和生态毒理蛋白质组学.通过生态毒理基因组学和生态毒理蛋白质组学的研究能够在基因组和蛋白质组水平更深入理解毒物的作用机制,寻找更敏感、有效的生物标记物,形成潜在的强有力的生态风险评价工具.介绍了生态毒理基因组学和生态毒理蛋白质组学的研究进展,以及DNA芯片技术和2D-凝胶电泳技术在持久性有毒污染物的生态毒理学研究中的应用.     

硒对小麦和水稻种子萌发的生态毒理效应的比较研究

通过水培试验,比较研究了硒在不同浓度下对小麦和水稻种子萌发及幼苗生长的生态毒理效应。结果表明,硒在适量范围内(<0.5 mg.L-1)对种子萌发过程中各生理指标有促进作用,高剂量(>5 mg.L-1)时,对种子活力、α-淀粉酶及幼苗和根生长具有胁迫效应。硒对小麦种子发芽各指标抑制率大于水稻,硒对种子根伸长的抑制率远远大于发芽抑制率。对硒浓度与种子发芽各项指标抑制率相关分析,呈显著正相关。应用小麦根伸长抑制率可作为化学物质生态风险评价的一项生物标志物。     

壬基酚对斑马鱼求偶行为的生态毒理效应

鱼类行为是检测和评价水体环境内分泌干扰物质(EDCs)生态毒理效应重要而敏感的指标。壬基酚(NP)是水环境中广受世人关注的一种危险EDCs。为评估NP对鱼类求偶行为的毒性效应并探索NP污染的潜在生物标志物,研究了不同浓度(0、0.1、1、10、50、100μg/L)NP暴露24d对斑马鱼(Danio rerio)求偶行为与产卵量的影响。结果发现,NP暴露对斑马鱼产卵量影响显著(P=0.005),产卵量与"追逐"(R=0.292,P=0.015)、"推挤"(R=0.293,P=0.014)、"碰撞"(R=0.377,P=0.001)、"排精"(R=0.362,P=0.002)等求偶行为参数均显著正相关。NP暴露对斑马鱼各求偶行为参数的发生频率无显著影响,却显著增加了"追逐"(P=0.017)和"碰撞"(P=0.021)等求偶行为参数的繁殖努力。斑马鱼"追逐"与"碰撞"行为的繁殖努力是评估水体NP污染有效的生物标志物。     

除草剂对水生植物的生理生态效应

首先研究了常用除草剂对水生植物的生理生态效应。结果表明在 12种除草剂中 ,乙草胺、丁草胺、艾割对紫萍 (Spirodelapolyrhiza (L .) Schleid)、金鱼藻 (Ceratophyllum demersum )生长影响显著。其后进行的丁草胺对金鱼藻生物量及生理生化影响研究表明 :金鱼藻生物量 (干重 )随丁草胺浓度的升高显著下降 ,处理后 16 d,两者呈显著的负相关。丁草胺处理后金鱼藻光合放氧速率明显下降 ,至 16 d,2、4、6、8m g/L处理分别比对照减少 36 .0 2 %、4 1.6 4 %、4 2 .74 %和 4 8.4 3% ;呼吸耗氧速率亦显著下降 ,4、6、8m g/L处理分别比对照下降 2 5 .87%、6 6 .6 4 %、6 7.94 %。呼吸耗氧速率的改变与丁草胺浓度呈极显著的负相关 ;丁草胺处理后金鱼藻叶绿素含量显著下降。谷胱甘肽 - S-转移酶 (GSTs)的变化也与丁草胺处理浓度有关 ,低浓度 (1m g/L )呈现先高后低 ,至 16 d显著低于对照 ,高浓度 (8mg/L )为先低后逐渐恢复。除草剂对水生植物的影响有可能影响整个水生生态系的功能。     

锗对水稻的生态毒理效应及临界指标

土壤添加 Ge盆栽试验研究表明 ,低浓度 Ge(<4 m g/ kg)对水稻根和地上生物量、叶绿素 a含量有促进作用 ,并整体提高了作物抗氧化酶能力 ,使 MDA下降 ,SOD、CAT、POD、GSH- Px活性相应提高。而高浓度 Ge(>15 mg/ kg)对水稻根和地上生物量、叶绿素 a含量有明显的抑制作用 ,对抗氧化酶系统产生胁迫效应 ,使 POD明显上升 ,MDA上升 ,SOD、CAT酶活性明显下降。在高浓度 Ge胁迫下 ,植物细胞中抗氧化作用酶系统的受损打破了植物细胞内活性氧产生与清除间的正常平衡状态 ,积累过量的活性氧 ,使活性氧产生并积累 ,过量的活性氧引起膜脂过氧化程度加重 ,从而对植物产生毒害。各项生理指标与土壤 Ge处理浓度之间相关分析表明 ,土壤 Ge浓度与地上部干重相对百分率 ,根干重百分率、叶绿素 a/ b、MDA、SOD、CAT之间有显著相关性。比较胁迫效应 10 %值的临界指标 EC1 0 值表明 ,作物地上部干重抑制率和根干重抑制率作为土壤临界值制定的依据更为可靠 ,EC1 0 为 7m g/ kg     

金属型纳米颗粒对植物的生态毒理效应研究进展

纳米技术的高速发展和人工纳米颗粒(NPs)的广泛应用带来的潜在环境风险已经引起国内外的广泛关注.金属型纳米颗粒(MB NPs)具有金属毒性和纳米毒性的双重效应,其生物毒性和生态风险已成为纳米毒理学的研究热点之一.植物作为生态系统中的重要组分,是NPs生物累积并进入食物链的潜在途径.本文论述了MB NPs在植物中的吸收、转运和累积过程,总结了MB NPs对植物的毒性效应及其机制,探讨了MB NPs植物毒性的影响因素,综合评述了近年来关于MB NPs对植物特别是农作物的生态毒理效应的研究进展,同时分析了目前研究中存在的问题,对今后的研究方向进行了展望.     

红霉素对大型溞生殖、生长和基因表达的生态毒理效应

红霉素（ERM）在水环境中广泛检出,并产生生态毒理风险。以大型溞为模式生物,研究了ERM在浮游动物繁殖、生长、抗氧化及神经系统方面的慢性毒理效应。结果表明ERM对大型溞的急性毒性为低毒（48 h-LC₅₀为315.41 mg/L,96 h-LC₅₀为163.08 mg/L）。在2 μg/L和200 μg/L浓度下暴露21 d,ERM会干扰大型溞的繁殖、生长、氧化应激防御及解毒相关基因的表达,诱导丙二醛含量上升,抑制抗氧化系统超氧化物歧化酶和谷胱甘肽转移酶及神经系统乙酰胆碱酯酶活性,引起细胞膜损伤和神经传导紊乱,造成大型溞前期产卵率升高,且对生长发育和游泳行为产生不利影响。解析了ERM在浮游动物繁殖、生长及在蛋白和基因水平上的毒理响应,为揭示抗生素对水生生物种群稳定和生态系统安全的影响提供基础数据支撑。     

硒对水稻的生态毒理效应及临界指标研究

通过土壤添加硒盆栽试验,研究了黄棕壤不同浓度Se对水稻生物量、叶绿素含量、抗氧化酶系统的影响.结果表明,低浓度Se(<8mg·kg^-1)对水稻根和地上生物量、叶绿素a含量、叶绿素a/b有促进作用,并整体提高了作物抗氧化酶系统,使MDA下降,SOD、CAT、POD、GSHPx活性相应提高.而高浓度Se(>16mg·kg^-1)对水稻根和地上生物量、叶绿素a含量、叶绿素a/b有明显的抑制作用,对抗氧化酶系统产生胁迫效应,使GSHPx明显上升,MDA上升,SOD、CAT、POD酶活性明显下降.各项生理指标与土壤Se处理浓度之间相关分析表明,土壤Se浓度与地上部干重相对百分率、根干重百分率、叶绿素a/b、MDA、SOD、CAT、POD之间有显著相关性.比较胁迫效应10%值的临界指标EC10值表明,作物地上部干重抑制率作为土壤临界值制定的依据更为可靠,EC10为21mg·kg^-1.     

复合污染生态毒理效应的定量关系分析

采用全生育期土培毒性试验、全生育期水培毒性试验、陆生生态毒性试验、水生生态毒性试验和DGGE(denaturing gradient gel electrophoresis)指纹图谱分析等方法, 以乙草胺-Cu和Cd-Zn两组污染物为代表, 分别对小麦(Triticum aestivum)、水稻(Oryza sativa)、赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)、对虾(Penaeus japonicus)及土壤微生物等以水、土壤为环境介质进行复合污染暴露, 并结合污染现场进行较为系统的定量分析. 结果发现: 污染物本身的化学性质对复合污染生态效应所起的作用, 要比其浓度组合关系的影响小得多; 污染物暴露的浓度组合关系更为直接, 在一定条件下甚至起决定作用; 复合污染生态效应还与生物种类, 特别是生态系统类型有关, 也与这些污染物作用的生物部位有关.     

氯烃类污染物的生态行为与毒理效应研究进展

近年来,进入到生态系统中的氯烃类有机污染物在数量和种类上迅速增加,以及由此引起的生态效应日益受到各界广泛关注,有关该类污染物的生态行为与毒理效应的研究也日益成为环境科学与污染生态学学科等相关领域的热点问题和焦点内容。为了对氯烃类有机污染物有一个较为系统的了解,首先对氯脂肪烃、氯苯和氯氟烃等三大类氯烃类污染源情况进行了分析;根据其憎水性、挥发性和稳定性的特点,对这些氯烃类有毒有机污染物在环境中的迁移行为以及在生物体内的浓缩、积累和放大行为进行了基于理论的探讨;在基于其QSARs分析的基础上,就这些化合物对鱼类的急性毒性、对视黄化合物和α-生育酚含量的影晌、可能的致畸和致突变效应以及对植物毒性效应方面的研究进行了概述,为今后氯烃类污染物相关研究工作的深入开展提供科学依据。     

福寿螺对稻田水生植物群落实验的影响

福寿螺是在我国南方地区危害水稻生产的一种外来入侵软体动物,已被世界自然保护联盟入侵生物专家组列为100种危害最为严重的外来入侵物种之一。在水域生态系统中福寿螺主要以摄食各种水生植物而生存。以水稻、大薸、水葫芦、粉绿狐尾藻、水花生和鸭舌草构成的稻田水生植物群落为对象,研究了低密度（4 株/m²）、中密度（8 株/m²）和高密度（12 株/m²）福寿螺处理对稻田水生植物群落的影响,同时结合福寿螺的食物选择性实验分析其相关行为特性。结果表明：1）低密度、中密度和高密度福寿螺处理1周内水稻密度均急剧下降,高密度福寿螺造成水稻密度下降超过70%,2周后福寿螺危害水稻秧苗的程度减轻;2）各密度处理福寿螺均抑制了水花生和鸭舌草扩散,第8周时高密度福寿螺处理中水花生和鸭舌草的密度仅为对照的30%和25%。同时,低密度福寿螺处理中的水花生和鸭舌草的密度显著高于中密度和高密度处理。不同密度福寿螺处理对水葫芦、大薸和粉绿狐尾藻影响不明显;3）水稻的日均密度增长率为负值,低密度、中密度和高密度福寿螺处理间存在明显差异,且均显著低于对照。水花生和鸭舌草的日均密度增长率虽为正值,但显著低于对照,水葫芦、大薸和粉绿狐尾藻的日均密度增长率和对照无差异。福寿螺日均密度增长迅速,各密度处理无显著差异。福寿螺对水稻、水花生、鸭舌草的选择性显著高于水葫芦、粉绿狐尾藻和大薸;4） 福寿螺引入8周后稻田水生植物群落物种多样性Simpson指数、Shannon指数和均匀度指数均显著降低。Simpson指数的大小顺序为：对照 > 低密度 > 中密度、高密度,Shannon指数和均匀度指数的大小顺序为：对照 > 低密度 > 中密度>高密度。说明福寿螺对供试水生植物有明显的选择性,其入侵会严重危害稻田水生植物群落的物种多样性。     

五爪金龙中香豆素类物质含量及其对福寿螺、水稻和稗草的影响

在不同季节采集并测定了入侵植物五爪金龙不同器官中伞形花内酯(Umbelliferone(UMB))和东莨菪亭内酯(Scopoletin(SCO))的含量、同时室内分析了这两种物质的杀螺效果及其对水稻和稗草生长的影响、并研究了这两种物质在土壤中的降解情况。结果表明:五爪金龙植株中SCO含量高于UMB含量,两物质均是夏季含量最高,春季次之,秋冬季低,SCO夏季在茎中含量最大,秋冬季幼茎和幼叶中含量较高;UMB对福寿螺的毒杀力强于SCO,UMB浓度为C2(200μg/mL)时处理24 h对福寿螺的致死率达100%,而SCO浓度为C2时处理24 h对福寿螺的致死率仅为8%;SCO对水稻和稗草苗生长的影响较UMB强,在C0(50μg/mL),C1(100μg/mL)、C2浓度下均促进水稻及稗草苗的生长,而C3(400μg/mL)浓度下则抑制水稻和稗草苗的生长。UMB和SCO混合溶液比单一物质在相同浓度的杀螺效果及对水稻和稗草的生长影响要强;UMB和SCO在土壤中10 d内完全降解。入侵植物五爪金龙中的次生物质UMB和SCO在稻田中的生态效应值得进一步研究。     

福寿螺的过冷却研究

福寿螺是IUCN认定的世界100种恶性外来入侵物种之一,在华南地区已对水稻生产造成严重危害。福寿螺属于热带软体动物,采用万用电表联接热敏电阻法研究了福寿螺在低温胁迫下的过冷却点,并探讨了不同个体福寿螺在过冷却发生后的死亡率和体内组织损伤。结果表明: 1)各种螺高的福寿螺冷却点均值为-6.96 ℃,范围在-6.21--7.32 ℃之间,恢复最高体温均值为-4.07 ℃,范围在-3.07--4.93 ℃之间,过冷却后维持时间均值为45.97 min,范围在18.60-75.34 min;2)福寿螺的过冷却点大小受螺高影响,螺高35 mm≤H<45 mm的福寿螺过冷却点显著高于5 mm≤H<15 mm、15 mm≤H<25 mm、25 mm≤H<35 mm体型的福寿螺,5-35 mm螺高的福寿螺过冷却点变化稳定;3)福寿螺在发生过冷却阶段的死亡率在23.33%-36.67%之间,不同体型的福寿螺之间没有显著性差异;4)过冷却后福寿螺死亡率随暴露时间的延长而提高,0到15 min内由20.9%提高到100%,过冷却后暴露时间对福寿螺死亡率影响较大;5)发生过冷却15 min后取出的福寿螺,染色后其外套膜有少量红色出现,而肾部和消化腺部未呈现明显红色,低温胁迫已经对福寿螺组织造成了显著损伤。本研究结果对于进一步探索福寿螺的生态适应性、扩散北界及福寿螺的越冬机制有一定参考价值。     

福寿螺表型性状的空间尺度变异

格局和尺度是生态学的核心概念。尺度的变化可能导致生态学格局的改变。入侵物种性状的变异会对种群的建立和扩散产生重要的影响。为了研究入侵物种福寿螺(Pomacea canaliculata)表型性状的尺度变异并推测可能的作用机制,在广东省开展了福寿螺的体质量、体高、体宽、壳口宽4个表型性状在城市、乡镇、生境、样方、个体5个空间尺度上变异的研究。通过拟合混合模型,进行方差分解,结果发现个体和样方差异解释了近80%的性状变异,生境的差异解释了除体重外其他性状的剩余变异;除体重外乡镇和城市尺度上性状的变异并不明显。结果进一步表明,区域尺度的过程如气候特征等对福寿螺表型性状变异不起主要作用;福寿螺种群特征的研究及防控的重点应考虑其遗传结构特征及局部尺度环境因素。通过不同尺度下性状的变异系数和频度分布曲线的分析,进一步验证了以上结果。     

皂荚提取物的杀螺活性

[目的]研究皂荚生物农药活性,开发利用皂荚资源,发展环境友好的绿色植物源农药。[方法]采用室内生测和田间试验研究皂荚壳乙醇提取物的杀螺活性。[结果]皂荚提取物对福寿螺有显著的毒杀活性,对幼螺和成螺72 h的LC₅₀分别为40.56、109.83 mg·L^-1。田间试验表明,皂荚提取物对福寿螺有较好的防效,施用40 g·m^-2的皂荚提取物处理7 d后卵块减少率为100.00%（成螺失去产卵的能力）,防效为（99.12±1.26）%。[结论]皂荚提取物对福寿螺较好的生物防治效果,是一种潜在的生物杀螺剂。     

pH、食物和光周期对福寿螺生长发育和繁殖的影响

以7.5 g左右的成年福寿螺Pomacea canaliculata为对象,研究p H值(2.5—11.5)、光周期(24 h光照、12 h光照和无光照)和食物(喂食和不喂食)三因子的联合作用下对福寿螺生长发育和繁殖的影响。结果表明,无光照和饥饿条件下,福寿螺在酸性p H值4.5和p H值3.5试验的第24天均达到50%致死率,在碱性p H值10.5试验的第21天死亡率达到53.3%;试验第27天,无光照和饥饿条件下,p H值2.5和p H值11.5的死亡率则分别达到最大为66.7%和80%,产卵量均仅为20粒,孵化率分别低至6.06%和5.97%;24 h光照和喂食条件下,p H值7.5试验的第27天福寿螺体重增长率最高,为17.78%(而12 h光照和无光照条件下则分别仅为7.03%和5.47%),但此时产卵量只有180粒,孵化率仅为8.23%,延长孵化历时到16.6 d,而此酸度下12 h光照(最接近于自然节律),最终产卵量达到1600粒,且卵的孵化率高达84.66%,孵化历时为13.53 d。以上结果说明,福寿螺具有较强的耐酸碱和抗饥饿能力,但过酸(p H值≤3.5)和过碱(p H值≥10.5)的环境,也会严重抑制福寿螺的存活、生长发育和繁殖,特别是在福寿螺缺乏足够食物条件下,抑制作用更强;光周期对福寿螺的生长发育和繁殖影响较大,连续24 h光照会极大地刺激福寿螺的体重增长,但同时会干扰福寿螺繁殖,减少产卵量和卵的孵化率,延长孵化历时;而12 h光照在3种光照条件下最有利于福寿螺的生长发育和繁殖;完全黑暗则会严重抑制福寿螺的生长发育及降低其繁殖能力。     

2种中草药对福寿螺的杀灭效果及对肝脏影响

【目的】有效控制福寿螺产生的危害,为实现中草药的资源化利用提供依据。【方法】以甘草、陈皮为植物源灭螺剂,进行不同浓度梯度(0、0.5、1.5、3.0、4.5、6.0 g·L^-1)提取液浸泡下的灭螺活性探究。【结果】甘草组、陈皮组处理下福寿螺死亡率随时间的增长在不同浓度下毒杀效果明显。对48 h时福寿螺死亡率数据进行概率单位法回归分析,发现甘草组(LC₂₅、LC₅₀、LC₇₅)<陈皮组(LC₂₅、LC₅₀、LC₇₅),说明福寿螺对甘草更敏感。为进一步探究福寿螺死亡原因,在前期研究的基础上深入探讨甘草、陈皮提取液对福寿螺的肝脏的影响,在亚致死浓度甘草0.511 g·L^-1(LC₂₅)、0.940 g·L^-1(LC₅₀)、1.727 g·L^-1(LC₇₅)和陈皮3.892 g·L^-1...     

我国福寿螺入侵现状和防控研究进展

福寿螺原分布于南美洲,20世纪80年代作为一种水生经济生物引入我国,后因食味不佳被弃于水生环境,因其具有繁殖力高、适应性强、食性杂等特点,在我国多个区域迅速扩散入侵,已给农业生产、生态系统、人类健康等造成了严重的危害.文章对福寿螺入侵现状进行了深入分析与系统总结,介绍了现有福寿螺防控技术手段,重点阐述环境友好型福寿螺防...     

福寿螺和田螺消化酶活性比较

为比较福寿螺(Pomacea canaliculata(Lamarck,1828))和当地中国圆田螺(Cipangopaludina chinensis(Gray,1832))消化能力的差异,探索福寿螺成功入侵的机制,以田螺为对照,测定了1—4龄的福寿螺和田螺的胃和肝脏的消化酶——纤维素酶(羧甲基纤维素法)、淀粉酶(3,5-二硝基水杨酸法)和脂肪酶(滴定法)的活性。结果表明:1)相同年龄的福寿螺胃和肝脏中的消化酶活性明显高于田螺。其中,纤维素酶活性分别高出1.00—2.11倍、1.66—2.84倍;淀粉酶活性分别高出1.53—3.47倍、1.47—1.80倍;脂肪酶活性分别高出2.07—4.73倍、6.13—9.93倍。2)在生长发育过程中,福寿螺胃和肝脏中的消化酶活性变化幅度(51.2%—131.2%)明显高于田螺(23.3%—47.1%)。3)福寿螺的各种消化酶之间存在协同作用。如福寿螺的淀粉酶活性与脂肪酶活性呈极显著正相关(胃中r=0.736**、肝脏中r=0.867**)。此外,胃中的淀粉酶活性还与纤维素酶活性呈显著正相关关系(r=0.696*)。相应地,田螺胃中的淀粉酶和脂肪酶之间也存在显著的正相关关系(r=0.706*),而肝脏中的纤维素酶与脂肪酶活性呈显著负相关(r=-0.593*)。4)福寿螺对纤维素类和淀粉类物质都有较强的消化能力,且能较好地消化脂肪类物质,而田螺能消化纤维素类和淀粉类物质,对脂肪的消化能力却很弱。福寿螺的纤维素酶和淀粉酶活性分别是田螺的2.42和1.88倍,脂肪酶活性达到了5.66倍。可见,福寿螺具有较高的消化酶活性,且各消化酶之间存在正协同性。这可能是导致福寿螺食量大、食性杂,使其能快速生长和成功入侵的重要原因之一。     

Cd2+对角突臂尾轮虫和曲腿龟甲轮虫的急性毒性和生命表统计学参数的影响

采用急性毒性试验研究了(25±1)℃下Cd²⁺对角突臂尾轮虫(Brachionus angularis)和曲腿龟甲轮虫(Keratella valga)的24 h LC₅₀值, 采用生命表实验方法研究了(25±1)℃下、以密度为1.0×10⁶ 个细胞/mL的斜生栅藻为轮虫食物时不同浓度(7.0、12.0、20.4、34.6、58.8,100.0 μg/L)的Cd²⁺对角突臂尾轮虫和曲腿龟甲轮虫生命表统计学参数的影响。结果表明, Cd²⁺对角突臂尾轮虫和曲腿龟甲轮虫幼体的24 h LC₅₀值分别为95.5 μg/L和231.9 μg/L。Cd²⁺浓度对角突臂尾轮虫的种群内禀增长率具有显著的影响(P<0.05), 对曲腿龟甲轮虫的世代时间、生命期望和净生殖率具有显著的影响(P<0.05)。与对照组相比, 100.0 μg/L的Cd²⁺显著降低了角突臂尾轮虫的种群内禀增长率; 34.6 μg/L和58.8 μg/L的Cd²⁺显著降低了曲腿龟甲轮虫的世代时间, 34.6和100.0 μg/L的Cd²⁺显著降低了曲腿龟甲轮虫的生命期望, 34.6 μg/L的Cd²⁺显著降低了曲腿龟甲轮虫的净生殖率。角突臂尾轮虫对Cd²⁺污染的敏感性较曲腿龟甲轮虫强, 各生命表统计学参数对污染物的敏感性因轮虫种类的不同而异。