3种重金属离子对单环刺螠幼螠的急性毒性研究

采用静水试验法,在水温19.0±1.0℃的条件下,用Cu~(2+)、Hg~(2+)、Cd~(2+)3种重金属离子对体重1.2±0.16 g的单环刺蜢幼蜢进行了单一因子急性毒性试验.结果表明,3种重金属离子毒性大小依次为Hg~(2+)Cu~(2+)Cd~(2+),幼蜢在3种重金属离子溶液中呈现出不同的生物学效应.Cu~(2+)对幼蜢的24 h、48 h LC_(50)分别为1.768、1.408 mg/L;Hg~(2+)的24h、48 h LC_(50)分别为1.097、0.770 mg/L;Cd~(2+)的24 h、48 h LC_(50)分别为2.084、1.789 mg/L.Cu~(2+)、Hg~(2+)、Cd~(2+)对幼蜢的安全浓度分别为0.141、0.077、0.179 mg/L.     

Cr~(6+)、Ni~(2+)、As~(3+)对大黄鱼幼鱼的急性毒性研究

2016年6月,在浙江省海洋水产研究所西轩养殖试验场选取日龄为103 d的全人工培育的大黄鱼幼鱼作为实验动物,采用静水法开展研究了Cr~(6+)、Ni~(2+)、As~(3+)对大黄鱼幼鱼的急性毒性实验。结果表明,在海水pH=7.86~8.12、T=26.1~27.7℃、S=27.6~29.1的条件下,Cr~(6+)、Ni~(2+)、As~(3+)对大黄鱼幼鱼的96 h LC50分别为10.262 mg/L、46.221 mg/L、9.134 mg/L,其95%置信区间分别为6.676~12.672 mg/L、42.942~49.827 mg/L、6.449~11.272 mg/L。综合3种重金属离子对大黄鱼幼鱼的毒性机理和急性毒性数据,3种重金属离子对大黄鱼幼鱼的毒性依次为As~(3+)Cr~(6+)Ni~(2+)。Cr~(6+)、Ni~(2+)、As~(3+)对大黄鱼幼鱼的安全浓度分别为0.10 mg/L、0.46 mg/L、0.09 mg/L。Cr~(6+)、Ni~(2+)、As~(3+)对大黄鱼幼鱼的毒性均为高毒。     

活性氧与NO在SO2诱导蚕豆气孔运动中的作用

以蚕豆叶表皮为材料,研究SO2胁迫时叶面气孔运动及其调节途径.研究发现,用浓度1～200μmol/L的SO2衍生物(亚硫酸钠与亚硫酸氢钠混合液)处理蚕豆叶下表皮后,气孔开度明显减小,气孔保卫细胞内活性氧(ROS)、一氧化氮(NO)和钙离子(Ca2+)水平显著升高.采用抗氧化剂抗坏血酸和过氧化氢酶,钙离子干扰剂EGTA和LaCl3,以及NO合成抑制剂NaN3与NO清除剂c-PTIO,分别与SO2衍生物同时作用时,SO2诱发的气孔关闭效应得到有效缓解,保卫细胞内ROS、NO和Ca2+水平随之改变.抗氧化剂和NO干扰剂能阻止SO2诱导的胞内ROS、NO和Ca2+水平升高;EGTA和LaCl3能降低SO2诱导的胞内NO和Ca2+升高,但不影响ROS水平.研究结果表明,较高浓度SO2能诱导气孔关闭,SO2胁迫诱导ROS和NO合成增加,ROS和NO通过钙信号系统调节气孔开度.     

GFP遗传改造四膜虫细胞的构建及其对重金属污染的荧光响应

为了获得可用于检测环境中多种重金属污染的遗传改造生物细胞,将具有重金属诱导特性的金属硫蛋白基因MTT1启动子和外源报告基因绿色荧光蛋白gfp的融合序列,通过基因枪法转染嗜热四膜虫细胞。经同源重组和巴龙霉素抗性筛选,获得稳定的GFP遗传改造四膜虫细胞株。该细胞株经Cd~(2+)诱导,MTT1启动子可启动外源基因gfp正确表达,在蓝光激发下可发绿色荧光。GFP遗传改造四膜虫细胞对重金属离子的荧光响应效应由大到小依次为Cd~(2+),Cr~(6+),Hg~(2+);响应浓度范围和具有剂量-效应关系的浓度范围由大到小依次为Cd~(2+),Hg~(2+),Cr~(6+);最低检测限由大到小依次为Cr~(6+),Hg~(2+),Cd~(2+),而对Cu~(2+)无荧光响应效应。因此,GFP遗传改造四膜虫可作为环境中Cd~(2+)、Hg~(2+)和Cr~(6+)污染的生物检测细胞。     

胶质芽孢杆菌对重金属离子Pb~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)和Cr~(3+)的吸附与解吸特征

采用微生物絮凝方法高效净化重金属废水并回收重金属离子以便循环利用的研究正受到业界的广泛关注.本文研究胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)K02菌株制得的微生物吸附剂对重金属离子Pb~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)和Cr~(3+)的吸附与解吸作用.采用原子吸收法测定不同处理条件下各重金属离子的浓度,发现该吸附剂对单一金属离子的吸附可在2 h内达到平衡,10 min即可达到吸附平衡时吸附量的60%;对5种金属离子的吸附率均随吸附剂用量增加而呈现不同程度的升高趋势;对Zn~(2+)的吸附率在p H值4~7的范围内均较高,但对Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)和Cr~(3+)的吸附率受酸性影响较大;设置的起始离子浓度会显著影响吸附率.在对混合金属离子的吸附中,该吸附剂能同时吸附上述5种金属离子,并显示出对Pb~(2+)较强的选择性,吸附率能达到90%以上.采用草酸、草酸铵、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)和硝酸钠对吸附后的吸附剂进行解吸,发现草酸对Cu~(2+)解吸效果最好,解吸率能达到42.238%;EDTA-2Na对Pb~(2+)解吸率能达到64%以上.试验结果为该菌在处理重金属污染废水中的实际应用提供了基础资料.     

某些混合无机盐体系形成Liesegang环的研究

通过研究Cu~(2+),Hg~(2+),Pb~(2+),Zn~(2+)等数种金属离子中两种或两种以上混合离子在试管中产生的Liesegang环与单个金属离子产生的Liesegang环对比,在相当长的时间内观察发现:在一定浓度范围内,混合金属离子产生的沉淀环可彼此分离,且原子量越大的金属离子其沉淀环迁移速度越快。分析得知:在金属离子产生周期性沉淀过程中,沉淀环具有半透膜性质,离子透过规律是反应阴离子CrO_4~(2-)比反应阳离子快;阳离子则是原子量越大者透过速度越快,即Pb~(2+)>Hg~(2+)>Zn~(2+)>Cu~(2+)。     

水杨酸在氯化镉胁迫诱导蚕豆气孔运动中的作用

本文采用药理学方法,研究了氯化镉(CdCl2)、水杨酸(salicylicacid,SA)以及两者共同处理对蚕豆幼苗气孔开度的效应,以探明SA在CdCl2胁迫诱导蚕豆气孔运动中的作用.结果表明,0.025mg/L~10mg/LCdCl2处理显著诱导气孔关闭,随着Cd2+浓度的增加,气孔开度逐渐减小,且随着处理时间的延长,其诱导气孔关闭的效应也显著增强.不同浓度SA(0.01mmol/L、0.1mmol/L、0.5mmol/L和1mmol/L)单独处理表皮条时能显著诱导气孔开度减小,且具有明显的时间效应;1mmol/LSA处理2h~3h后,气孔接近完全关闭.与CdCl2单独处理相比,0.01mmol/LSA与CdCl2复合处理能显著抑制气孔关闭,但随着SA浓度的增加,抑制效应逐渐减弱.总之,一定浓度SA具有缓解CdCl2胁迫诱导蚕豆幼苗气孔关闭的效应.     

席夫碱类荧光探针CH_3CN/H_2O体系检测Cu~(2+)离子

以1-氨基-2-萘酚和2,4-二羟基苯甲醛为原料合成了席夫碱(2′,4′-二羟基苯亚甲基亚氨基)-2-萘酚(L),采用FT-IR,1 HNMR和ESI-MS对其结构进行了表征.在V(CH3CN)∶V(HEPES)=1∶1(pH=7.2)缓冲溶液中,研究了L对多种金属离子(Cu~(2+),Hg~(2+),Ag+,Pb~(2+),Cd~(2+),Zn~(2+),Ni ~(2+),Co~(2+),Fe~(2+),Al ~(3+),Mn~(2+),Ca~(2+),Mg~(2+),K+,Na+)的荧光响应性能.结果表明:L能够通过荧光猝灭响应选择性识别Cu~(2+),且几乎不受其他金属离子的干扰.在Cu~(2+)浓度为0~2.5×10~(-5)mol/L范围内,溶液荧光强度与Cu~(2+)浓度呈现良好的线性关系,据此计算L与Cu~(2+)的结合常数为3.33×10~4 L/mol,对Cu~(2+)的检出限为4.92×10-7 mol/L.L在实际水体中与Cu~(2+)在0~2.5×10~(-5) mol/L浓度下依然表现出较好的线性关系.     

Cu~(2+)、Zn~(2+)对三疣梭子蟹幼蟹的急性毒性

以三疣梭子蟹幼蟹(体质量为:15.3±1.2 g)为实验动物,采用静水体外暴露法,开展了两种常见重金属离子(Cu~(2+)、Zn~(2+))的急性毒性和加和等毒性强度联合毒性实验。结果表明:(1)Cu~(2+)、Zn~(2+)对三疣梭子蟹幼蟹的96 h半致死质量浓度分别为3.934 mg/L和3.901 mg/L;三疣梭子蟹幼蟹对Cu~(2+)、Zn~(2+)的96 h安全质量浓度分别为0.039 34 mg/L和0.039 01 mg/L,表明两种重金属对梭子蟹幼蟹的毒性相近;(2)Cu~(2+)、Zn~(2+)离子在加和等毒性强度下对三疣梭子蟹幼蟹96 h联合毒性与其浓度配比相关,低毒性强度的Cu~(2+)对Zn~(2+)具有拮抗作用,低毒性强度的Zn~(2+)对Cu~(2+)具有协同作用,当Cu~(2+)、Zn~(2+)毒性强度相当时表现为相互独立作用。     

Ca2+在H2O2促进蚕豆气孔关闭过程中的作用

利用表皮生物分析法，通过表皮条缓冲液中加CaCl2研究了Ca＾2＋在H2O2促进蚕豆气孔关闭过程中的作用．研究发现在不同浓度的H2O2溶液中加入0．05mol/L和0．005mol/L CaCl2均能加强H2O2对蚕豆气孔关闭的促进作用，H2O2和Ca^2 浓度越高，气孔开度减小越明显．推测在H2O2促进蚕豆气孔关闭过程中，保卫细胞质中Ca^2 浓度升高时的来源可能是质外体中的Ca^2＋．     

双功能抑制剂SK10对Cu~(2+)存在下Aβ聚集的抑制和解聚作用

由于β-淀粉样蛋白(amyloidβ-protein,Aβ)的聚集是阿尔茨海默症(Alzheimer’s disease,AD)发病机制中的关键过程,而金属离子Cu~(2+)存在下的Aβ的聚集速率加快,且Cu~(2+)本身会促进活性氧(ROS)的产生,增加神经毒性,因此开发既能螯合Cu~(2+)又能抑制Aβ聚集的双功能抑制剂非常重要.本文将金属螯合三肽(SSH)和Aβ聚集七肽抑制剂相组合,设计合成了新的双功能Aβ聚集十肽抑制剂SSHLVFFARK-通过硫代黄素T(ThT)荧光实验、聚集动力学实验、原子力显微镜检测(AFM)、等温滴定量热和MTT细胞毒性测定等研究了SK10对Cu~(2+)存在下Aβ聚集的抑制和解聚作用以及细胞毒性的抑制作用.实验结果表明:SK10不仅可以抑制Cu~(2+)存在下的Aβ40聚集(ThT荧光强度降低了60%),随着SK10浓度的提高使Aβ40纤维逐渐减少,还能降低Cu~(2+)存在下Aβ40聚集产生的细胞毒性,使细胞活性恢复至90%以上;同样,SK10对Cu~(2+)存在下的Aβ42聚集也有抑制作用.由于SK10对Cu~(2+)具有较强的特异性亲和力,能够螯合复合物中的Cu~(2+),因此能抑制由Cu~(2+)催化产生的活性氧(ROS)对细胞的毒性.进一步研究表明SK10还可解聚形成的聚集体,使已形成的聚集体消失,缓解其产生的细胞毒性,使细胞活性提高到90%.以上研究结果不但体现了SK10的药用潜力,也为今后设计和开发金属螯合Aβ聚集双功能抑制剂提供了思路.     

基于荧光素功能化水溶性聚合物的双识别化学传感器检测Cu~(2+)和Hg~(2+)

通过聚合物改性法合成了一种荧光素衍生物功能化的聚乙二醇(PEGSFl).采用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等研究了PEGSFl对金属离子的检测能力.研究结果表明在纯水溶液中,PEGSFl作为比色化学传感器可以检测Cu~(2+)和Hg~(2+),作为荧光化学传感器可以检测Hg~(2+),对Cu~(2+)和Hg~(2+)的检测均表现出高效的选择性和抗干扰性.利用PEGSFl制成检测试纸可实现对Cu~(2+)和Hg~(2+)的便捷定性检测.     

PI3P和NO在UV-B诱导蚕豆气孔关闭中的关系

以蚕豆(Vicia faba L.)叶片下表皮为材料,结合气孔开度分析和保卫细胞内源一氧化氮(NO)水平的测定,研究了NO和磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)的催化产物磷脂酰肌醇3-磷酸(PI3P)在紫外线B(UV-B)诱导气孔关闭中的关系。结果显示:UV-B辐射诱导蚕豆保卫细胞NO产生和气孔关闭的效应能被PI3K抑制剂沃曼青霉素(WM)和LY294002(LY)显著抑制。同时,外源NO释放剂硝普钠(SNP)处理能完全逆转WM和LY对UV-B诱导气孔关闭的抑制效应,而WM和LY却不能抑制外源SNP诱导蚕豆气孔关闭的效应。结果说明,在UV-B诱导蚕豆气孔关闭的信号转导途径中PI3P的作用在NO上游。     

G蛋白可能参与细胞外钙调素促进蚕豆气孔关闭的过程

存在于蚕豆保卫细胞质外体的细胞外钙调素(CaM)具有调控气孔运动的重要作用.以蚕豆表皮条为材料,利用激光共聚焦显微技术以及表皮条的生物分析方法研究了细胞外CaM促进气孔关闭的机理.实验结果表明,细胞外CaM能诱导保卫细胞[Ca 2+ ] cyt 升高,且升高程度随细胞外Ca 2+ 浓度的升高而增加;使用Ca 2+ 通道抑制剂的结果表明细胞外CaM诱导保卫细胞[Ca 2+ ] cyt 升高的过程以细胞外Ca 2+ 内流为主.利用G蛋白抑制剂PTX和激活剂CTX后发现,PTX能抑制细胞外CaM诱导的保卫细胞[Ca 2+ ] cyt 升高和气孔关闭,CTX也能通过诱导保卫细胞[Ca 2+ ] cyt 升高来促进气孔关闭,且Ca 2+ 主要来源于细胞外.说明G蛋白可能参与了细胞外CaM促进气孔关闭的过程.根据以上结果我们提出了细胞外CaM调控气孔运动的可能模式:细胞外CaM可能通过激活保卫.     

硫化氢参与镉诱导拟南芥气孔的关闭

以拟南芥为实验材料,利用分光光度法、显微观测法及药理学实验,研究了镉(Cd~(2+))、硫化氢(H2S)和脱落酸(ABA)处理对拟南芥野生型(wild type,WT)、abi5和lcd气孔运动的影响,以及H_2S合成酶L-半胱氨酸脱巯基酶(LCD)的活性和体内H2S含量的变化。结果表明:光照条件下,随着Cd~(2+)浓度的增加,野生型拟南芥气孔孔径逐渐减小,LCD的活性及内源H_2S含量依次升高。200μmol/L的CdCl_2可以减小abi5的气孔开度,且50μmol/L的H_2S也可以减小abi5和WT的气孔开度,而ABA并不能减小abi5的气孔开度,说明Cd~(2+)诱导的气孔关闭主要依赖H2S信号。实验进一步验证了这种现象:与WT相比,200μmol/L的CdCl_2对LCD缺失突变体(lcd)气孔开度的影响不大,加入H2S的供体NaHS后,lcd气孔关闭。研究发现,Cd~(2+)可通过增强LCD的活性,促进L-半胱氨酸分解生成H_2S,进而诱导拟南芥气孔关闭     

3种挺水植物对水体中Cu~(2+)富集能力的研究

选取美人蕉、风车草和羽毛草3种挺水植物作为试验植物,模拟研究了3种植物对Cu~(2+)的耐受性以及不同pH条件对植物生长和植物对Cu~(2+)的富集情况。试验结果表明,3种挺水植物对Cu~(2+)浓度为2、4和6 mg/L均有较强的耐受能力。经过21 d试验后,3种植物对Cu~(2+)浓度为6 mg/L的富集量最大,其中,美人蕉对Cu~(2+)的富集量为208.562 mg/kg,风车草为332.453 mg/kg,羽毛草为201.373 mg/kg。美人蕉和羽毛草在p H为5的水体中对Cu~(2+)的富集量最大(234.636 mg/kg和168.957 mg/kg),而风车草在pH为7的水体中最大(246.652 mg/kg)。美人蕉和风车草植物根部对Cu~(2+)的富集能力远强于茎叶部,风车草比美人蕉的转移系数大,因而比美人蕉有利于Cu~(2+)的回收。     

铜胺氧化酶在乙烯诱导蚕豆气孔关闭中的作用

研究了铜胺氧化酶(CuAO)及其催化产物过氧化氢(H2O2)在乙烯利诱导蚕豆气孔关闭中的作用.乙烯释放化合物2-氯乙基磷酸(乙烯利)激活了非质体CuAO活性、提高了保卫细胞H2O2产生并诱导气孔关闭,乙烯利的上述效应被CuAO的两种不可逆抑制剂氨基胍(AG)和2-溴乙胺(BEA)抑制.在几种CuAO催化产物中,只有H2O2能阻止AG或BEA抑制乙烯利诱导气孔关闭.CuAO的主要底物腐胺(Put)也不抑制乙烯利诱导气孔关闭.研究结果表明,CuAO催化产生的H2O2参与了乙烯诱导的蚕豆气孔关闭.     

Cd~(2+)和Cr~(3+)胁迫对普通小球藻生长及渗透调节特性的影响

以普通小球藻(Chlorella vulgaris)为实验材料,利用CdCl_2·2H_2O和CrCl_3·7H_2O提供重金属离子,测定不同浓度Cd~(2+)和Cr~(3+)处理后小球藻的生物量、叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白及脯氨酸含量,探讨Cd~(2+)和Cr~(3+)复合胁迫对普通小球藻渗透调节特性的影响.结果表明,Cd~(2+)和Cr~(3+)复合胁迫下随重金属浓度的上升,小球藻的生物量、叶绿素含量呈下降趋势;可溶性蛋白和游离脯氨酸的含量呈现先上升后下降的趋势,且两者均在Cd~(2+)浓度为0.4 mg·L~(-1)和Cr~(3+)浓度为4 mg·L~(-1)时含量达到最大.可溶性糖的含量在Cd~(2+)浓度低于0.5 mg·L~(-1)和Cr~(3+)浓度低于5 mg·L~(-1)时其下降趋势不明显,反之其含量大幅度下降.表明在Cd~(2+)和Cr~(3+)复合胁迫下,小球藻通过减缓生长、降低叶绿素的合成,积累可溶性蛋白、脯氨酸、可溶性糖来提高渗透平衡能力,最终增强小球藻对重金属的耐受性.     

活性污泥的铬抑制

综述了废水中的Cr~(3+)和Cr~(6+)对批式和连续流活性污泥系统的影响,比较了Cr~(3+)和Cr~(6+)的毒性强弱,阐述了Cr~(3+)和Cr~(6+)毒性效果的影响因素如水力停留时间(HRT)、微生物种类、pH、污泥驯化、悬浮固体浓度(SS)等.发现Cr~(6+)与Cr~(3+)对硝化、反硝化都有不同程度的抑制,对硝化细菌的抑制强于反硝化细菌;与批式系统相比,Cr~(6+)的毒性在连续流系统中更加严重.分析了相应的毒性机理,并对今后的研究方向作了展望.     

汞和铅的单一和复合作用对斑马鱼胚胎发育的毒性效应研究

基于斑马鱼胚胎技术,研究了汞(Hg~(2+))和铅(Pb~(2+))对斑马鱼胚胎发育的单一及联合毒性,主要观察和比较了96 h斑马鱼胚胎的死亡率、孵化率和畸形率,并采用相加指数法分析比较了Hg~(2+)和Pb~(2+)在96 h对斑马鱼胚胎发育的效应类型.结果表明,斑马鱼胚胎对Hg~(2+)和Pb~(2+)均表现出显著的浓度依赖性,造成胚胎孵化率下降,发育畸形甚至死亡;Hg~(2+)的毒性作用高于Pb~(2+),Hg~(2+)和Pb~(2+)的96 h-LC50分别为0. 081 mg/L和113. 978 mg/L; Hg~(2+)和Pb~(2+)组合在96 h表现为拮抗作用.