动物生物标志物在土壤污染生态学研究中的应用

应用陆栖无脊椎动物的生物标志物对土壤生态系统中污染物的暴露和效应进行评价日益受到重视,并取得了显著的研究进展,文中介绍了溶酶体、胁迫蛋白和金属硫蛋白(MTs)3种主要生物标志物,体腔细胞内溶酶体膜稳定性用中性红保持时间(NRR)进行检测;胁迫蛋白类多采其中的Hsp70和Hsp60;金属硫蛋白不同同分异构体的定量分析可用于反映不同的金属污染胁迫,对3种生物标志物机理、特性、检测实例以及在污染土壤生态毒理诊断中的应用前景进行了评述。     

拟南芥SSR检测体系的优化

以拟南芥(Arabidopsis thaliana)幼苗为实验材料,采用单因素筛选法及L16(45)正交实验方法,对简单序列重复(SSR)技术中聚合酶链式反应(PCR)组分、扩增程序、电泳检测等环节进行优化。优化25μl反应体系为:1×PCR Buffer、20ng模板DNA、1.5mmol.L-1Mg2+、0.3μmol·L-1引物、150μmol·L-1dNTPs和1.0U Taq DNA聚合酶。扩增程序为:94℃预变性5min,94℃变性30s,57℃退火30s,72℃延伸45s,共30个循环,72℃延伸10min。用非变性聚丙烯酰胺凝胶(EB染色)电泳检测并取得较好效果。利用该体系进行扩增,所得谱带清晰、稳定、非特异性带少。     

生物有机肥调控对盐碱胁迫下向日葵幼苗生长及生理指标的影响

采用盆栽方法,以清洁土壤为对照,研究了盐碱胁迫下不同生物有机肥施用量(0%、2%、4%和8%)对向日葵种子发芽率和出苗率、幼苗生长及生理指标的影响.结果表明:与对照相比,盐碱胁迫(T0)7～28 d后,向日葵种子的发芽率及出苗率明显降低,种子出苗时间推迟了3 d,幼苗株高、根长、地上部分及根系鲜重、叶片中叶绿素含量、可溶性蛋白质含量均显著降低(P<0.05),而且幼苗根系对盐碱胁迫的敏感性明显大于地上部;与T0处理相比,生物有机肥施用量分别为2%(T1)、4%(T2)及8%(T3)时,向日葵种子的出苗率分别提高了56.4%(P<0.05)、64.3%(P<0.05)及85.7%(P<0.05),出苗时间提早了2～3 d,盐碱胁迫处理7 d后,T1、T2和T3处理组幼苗的生长明显增强,叶片中叶绿素含量分别提高了24.4%(P<0.05)、27.2%(P<0.05)和33.2%(P<0.05),可溶性蛋白质含量分别增加了34.4%(P<0.05)、43.6%(P<0.05)和48.8%(P<0.05);随着处理时间的延长,T1、T2和T3处理对幼苗生长及生理指标的抑制作用均表现出不同程度的降低.综上可知,盐碱胁迫条件下,施用2%～8%的生物有机肥可以明显减轻盐碱胁迫对向日葵种子出苗、幼苗生长及生理指标的抑制作用.     

短期菲胁迫对大豆幼苗超氧化物歧化酶活性及丙二醛含量的影响

研究了不同浓度(0-200μg.g^-1)菲胁迫和恢复培养后大豆幼苗生长、超氧化物歧化酶(SOD)活性及丙二醛(MDA)含量的变化．结果表明,200μg.g^-1菲处理5d后大豆幼苗生长受到抑制,但幼苗恢复培养后经短暂停滞期后仍可恢复生长．菲污染对大豆幼苗SOD活性变化的剂量—效应关系的作用形式比较复杂,胁迫2d时为线性关系,胁迫5d和8d时为抛物线型．在菲处理前期(2d),幼苗SOD活性被100和200μg.g^-1菲显著诱导[分别为对照的1．15倍(P＜0．05)和1．26倍(P＜0．01)]．菲暴露8d时,SOD活性显著降低,200μg.g^-1菲处理组SOD活性为对照的88％(P＜0．05)．菲处理5d后恢复培养2d和4d,50和100μg.g^-1菲处理组幼苗SOD活性得到恢复,而200μg.g^-1菲处理组幼苗SOD活性仍明显高于对照(P＜0．05)．试验亦反映出,100和200μg.g^-1菲处理5d和8d,幼苗MDA含量均比对照显著增加(P＜0．05和P＜0．01)．可以认为,SOD活性可作为大豆幼苗遭受短期菲胁迫的生物标记物．     

污染土壤的生物标记物研究进展

生物标记物是指示环境中污染物危害效应的生物信号。利用生物标记物进行污染土壤的检测和定量分析是最可行的方法之一。本文主要综述了近年来一些典型的、指示土壤污染的几类生物标记物 (如细胞色素P4 5 0加氧酶系统、细胞抗氧化酶及DNA指纹技术 )的最新研究进展 ,并探讨了生物标记物在污染土壤修复效果评价及其早期诊断方面的应用前景。     

活性X-3B红染料对作物生态毒理指标影响的比较研究

采用作物种子暴露实验 ,研究了小麦、白菜和水稻等 3种不同作物对活性X 3B红染料污染暴露的生态毒理学指标 .结果表明 ,小麦、白菜和水稻对活性X 3B红染料污染暴露的反应各异 ,具体表现为对3种作物的种子发芽抑制半效应浓度分别为 896 5、70 10和 75 14mg·L-1,对根伸长抑制的半效应浓度分别为 6 5 34、5 882和 45 70mg·L-1;这 3种作物在从种子萌发起至第 7天时去残余种子或种皮后的鲜生物量、干生物量均随活性X 3B红暴露浓度的增加而降低 ,但鲜生物量的降低率普遍高于干生物量的降低率 ;当作物种子暴露于高浓度 (4 5 0 0和 5 0 0 0mg·L-1)的活性X 3B红时 ,小麦生物量受该有机染料污染暴露的影响最为敏感 ,水稻其次 ,白菜最为迟钝 ;就小麦、白菜和水稻等 3种作物对活性X 3B红染料污染暴露的抗性而言 ,小麦最强 ,白菜次之 ,水稻最弱 .     

1,2,4-三氯苯胁迫对萌发大豆种子中活性氧的影响

以盆栽法研究了不同浓度 1,2 ,4 三氯苯 (TCB)胁迫对萌发大豆种子中活性氧代谢的影响 .结果表明 ,10 0～ 30 0 μg·g-1TCB胁迫初期 (1～ 3天 )促使萌发大豆种子呼吸强度升高及其峰值提前出现 ,超氧阴离子自由基 (O2 - )及过氧化氢 (H2 O2 )的积累显著增加 ,同时伴随丙二醛 (MDA)含量升高 ,显示发生膜脂质过氧化作用 .TCB胁迫 1～ 6天使活性氧清除酶功能紊乱 ,其中过氧化物酶 (POD)活性升高 ,超氧化物岐化酶 (SOD)活性开始上升后转为下降 .在萌发大豆种子受TCB胁迫伤害过程中 ,活性氧代谢失衡造成的膜脂质过氧化将起着重要作用 .     

DNA指纹技术在污染土壤生态毒理诊断中的应用

生物标记物能在细咆或分子水平上指示暴露．效应关系,是进行污染土壤生态毒理诊断的主要技术手段之一。随着分子生物学技术的飞速发展,出现了一系列以聚合酶链式反应为基础的、在分子水平上检测污染物质导致的生物体DNA损伤的DNA指纹技术。DNA指纹技术的主要类型有：随机扩增多态性DNA（RAPD）、聚合酶链式反应．单链构象多态性（PCR-SSCP）、扩增片段长度多态性（AFLP）、任意引物聚合酶链式反应（AP—PCR）、差异显示反转录聚合酶链式反应（DDRT）、短DNA重复序列（SSR）及限制片段长度多态性（RFLP）等。这些技术与检测基因突变、染色体畸变和损伤为主的一系列经典研究方法如彗星分析、微核实验等相比具有简便、快速、灵敏等优点。本文着重介绍了随机扩增多态性DNA、聚合酶链式反应．单链构象多态性、扩增片段长度多态性3种重要的DNA指纹技术在污染土壤诊断中的应用。     

一株高浓度多环芳烃降解菌的鉴定和降解特性

采用选择性富集培养方法,从沈抚灌区土壤中分离得到多环芳烃(PAHs)高效降解菌NI2,应用此降解菌制备固定化菌剂,修复焦化厂内高浓度PAHs污染土壤,并通过生理生化和16S rDNA测序进行微生物鉴定.经过30 d的降解实验,菌N12对污染土壤中各PAH的去除率＞66％,总去除率为80％.生理生化和16S rDNA测序分析表明,分离得到的菌株N12为分支杆菌属(Mycobacterium sp.),该菌具有与其他分枝杆菌同源的双加氧酶基因nidA和pdoA2.结果表明,从土壤中筛选获得的分枝杆菌可以修复高浓度PAHs污染工业土壤.     

镉胁迫对拟南芥MLH1基因启动子甲基化的影响

采用重亚硫酸盐测序和结合重亚硫酸盐限制性分析技术研究了镉（Cd）胁迫对拟南芥幼苗错配修复基因MutL—homologue 1（MLH1）启动子甲基化的影响,并结合幼苗的形态和生理指标,筛选Cd胁迫敏感的生物标记物。结果表明：不同浓度（0、0．125、0．25、1．0、3．0mg·L^-1）Cd处理3d对幼苗叶片数、地上部鲜重、地上部叶绿素含量影响不大,根长和地上部可溶性蛋白质含量随Cd浓度的增加较对照显著降低（P〈0．05）,幼苗MLH1启动子甲基化水平随Cd浓度的增加较对照明显上升。以上结果表明,基因舰驯启动子甲基化的变化可作为检测Cd污染对植物遗传毒性效应潜在的、有用的生物标记物。