低浓度微纳米氧化锌对中华圆田螺的生态毒性

为探讨微米氧化锌与纳米氧化锌对底栖生物生态毒性效应的影响,以中华圆田螺为受试生物,采用电子顺磁共振技术等多种检测方法,比较研究了肝脏自由基、抗氧化酶活性和丙二醛(MDA)含量在14 d暴露时间内的变化规律。研究发现:微、纳米氧化锌均可诱导中华圆田螺产生羟基(·OH)自由基;微米氧化锌暴露抑制SOD活性,纳米氧化锌则显著诱导SOD活性;纳米氧化锌对田螺肝脏羟基(·OH)自由基、CAT、MDA和Zn富集量的诱导程度高于微米氧化锌;微、纳米氧化锌均显著抑制GST活性,但两者之间差异不显著。结果表明,纳米氧化锌对中华圆田螺肝脏产生更强的毒性效应,但当微米氧化锌达到一定浓度后能够产生和纳米氧化锌相似水平的毒性。     

纳米氧化锌对人正常肝细胞HL-7702的毒性作用研究

[目的]研究食品添加剂纳米氧化锌对人正常肝细胞HL-7702的毒性作用。[方法]采用不同浓度（5、10、25、50、100、250μg/ml）的纳米氧化锌对HL-7702细胞进行染毒;光学显微镜下观察细胞的形态学变化;采用MTT法检测纳米氧化锌对HL-7702细胞生长活性的影响;应用荧光探针活性氧检测技术检测细胞内活性氧（ROS）的生成情况。[结果]纳米氧化锌可引起HL-7702细胞形态变化;MTT检测显示,纳米氧化锌对HL-7702细胞的生长活性具有明显的抑制作用;荧光探针活性氧检测发现,染毒后HL-7702细胞内ROS的生成量增加。[结论]纳米氧化锌作为一种新型锌源,建议控制其添加量或使用量。     

氧化锌和二氧化钛纳米颗粒对淡水绿藻的单一及联合毒性研究

以氧化锌纳米颗粒(ZnO NPs)和二氧化钛纳米颗粒(TiO_2 NPs)为研究对象,考察了ZnO NPs和TiO_2 NPs对两种淡水绿藻(斜生栅藻和蛋白核小球藻)的单一及联合毒性。结果表明:在不同的暴露时间下,ZnO NPs对淡水绿藻的生长抑制毒性均明显高于TiO_2 NPs,且溶解释放的Zn~(2+)在ZnO NPs对斜生栅藻毒性效应中的贡献高于其在ZnO NPs对蛋白核小球藻毒性效应中的贡献。ZnO NPs和TiO_2 NPs对斜生栅藻的联合毒性大于其对蛋白核小球藻的联合毒性,且ZnO NPs的毒性在二元混合物毒性中占主要贡献。ZnO NPs与TiO_2 NPs对斜生栅藻的联合毒性作用方式在混合暴露浓度小于1 mg·L~(-1)时表现为加和,而在混合暴露浓度大于1mg·L~(-1)时表现为拮抗;二元混合物对蛋白核小球藻在24 h的联合毒性作用方式表现为协同,而在48 h和72 h的联合毒性作用方式表现为拮抗。不同的暴露时间下独立作用模型对二元混合物毒性的预测能力均强于浓度加和模型,另外ZnO NPs和TiO_2 NPs对淡水绿藻的联合毒性机制与纳米颗粒诱导活性氧物种生成,引起藻细胞氧化应激有关。     

Cu2+对克氏原螯虾（Procambarus clarkii）肝胰腺的蛋白质氧化损伤效应

克氏原螯虾(Procambarus clarkii)是一种潜在的水质环境污染的指示生物,为研究水体中不同浓度的重金属Cu2+对其肝胰腺组织的蛋白质氧化损伤作用,在测得Cu2+致克氏原螯虾96 hLC50为30 mg·L-1后,将螯虾分别暴露于0、0.5、1.0、3.0、5.0、10.0 mg·L-1的Cu2+溶液中,并在暴露24、48、72、96 h后测定各处理组肝胰腺组织的活性氧自由基(ROS)、总抗氧化能力(T-AOC)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活性、蛋白质羰基(PCO)含量以及DNA-蛋白质交联(DPC)系数。结果表明,在暴露24h时,随着Cu2+浓度的升高,ROS、T-AOC和GSH-PX水平的变化规律相似,均为先上升后下降,PCO含量和DPC系数随暴露浓度的升高而增加;在暴露48、72、96 h后,ROS、T-AOC、PCO水平和DPC系数均表现为先升后降的趋势,GSH-PX活性在染毒96 h后,随着浓度的升高而下降。PCO含量的变化具有一定的剂量-效应关系。结果提示,肝胰腺的蛋白质氧化损伤可能是重金属Cu2+致克氏原螯虾毒性效应的主要机制之一。     

Cu~(2+)对中华倒刺鲃抗氧化功能的毒理效应

为了评估重金属污染物对鱼类的毒理效应,利用暴露饲养法研究了短期Cu2 暴露对中华倒刺鲃幼鱼的毒性及其SOD、GSH-Px活性随暴露时间的变化规律。结果表明,Cu2 对中华倒刺鲃幼鱼具有高毒性;低浓度(0.01mg·L-1)Cu2 暴露能诱发SOD、GSH-Px活性升高,但Cu2 浓度升高和暴露时间延长可导致酶活性降低;Cu2 浓度越高,SOD、GSH-Px活性变化越急剧,出现活性抑制的时间就越提前。这些结果表明,Cu2 对中华倒刺鲃抗氧化酶有毒理效应,可通过监测污染水体中鱼类的SOD或GSH-Px活性变化来评估水生生态系统的Cu2 污染程度。     

纳米氧化锌和二氧化钛对斜生栅藻的毒性效应

随着生产和应用的快速发展,纳米材料通过各种途径进入环境,导致污染的可能大大增加,对其可能产生的环境风险和生物安全值得关注。以斜生栅藻（Scenedesmus oblignus）为指示生物,采用藻类生长抑制、光合色素含量及抗氧化酶活性测定等实验,研究了纳米氧化锌（ZnO）和纳米二氧化钛（TiO2）的毒理学效应。结果显示：纳米ZnO在低浓度时（5 mg·L-1）对斜生栅藻生长有显著促进作用,随着浓度升高,逐渐表现为抑制;在最高浓度50 mg·L-1时,细胞色素含量减少,蛋白质含量及抗氧化酶活性明显下降,引起显著细胞氧化损伤。纳米 TiO2也表现为低浓度（1 mg·L-1）促进、高浓度（200 mg·L-1）抑制藻类生长的趋势,同时高浓度还导致细胞色素和蛋白质含量减少,抗氧化酶活性明显下降,同样引起氧化胁迫效应。研究结果表明此类纳米材料的生态毒性效应不容忽视,为此应进一步加强其环境健康和生态毒性研究,为纳米材料的生态风险评价和安全评估提供科学依据,促进纳米技术的健康、安全和可持续发展。     

三硝基甲苯对斑马鱼组织ATP酶·乳酸脱氢酶和谷胱甘肽活性的影响

[目的]探讨三硝基甲苯(TNT)对斑马鱼(Danio rerio)组织中酶活性的影响,为评价TNT的毒性效应提供参考。[方法]采用毒性试验方法研究了不同浓度(0.5、1.0、2.0、4.0 mg/L)的TNT对斑马鱼肝和鳃中ATP酶、头中乳酸脱氢酶(LDH)和肝中谷胱甘肽(GSH)活性的影响。[结果]肝和腮组织中的ATP酶活性随浓度的升高而降低;肝中GSH的活性随浓度的升高而升高;头中LDH活性随浓度的升高而降低。酶活随时间的变化规律和随不同浓度的变化规律相同,但变化缓慢。[结论]用斑马鱼肝和腮组织中酶活性作为毒理学指标能较好地评价TNT的毒性效应。     

PFOS对小油菜生长发育的毒性效应及机制

为探讨全氟辛烷磺酸(PFOS)对小油菜的毒性效应,采用室内盆栽种植的方法,研究了PFOS对小油菜发芽和生长发育的影响,并结合土壤酶活性变化探讨了其毒性机理。结果表明:PFOS暴露浓度与小油菜的发芽率和茎叶增长率表现为非单调剂量-效应关系。50 mg·kg~(-1)暴露时小油菜发芽和茎叶的增长率分别为9.24%(P=0.001)和47.97%(P0.001);小油菜发芽和茎叶生长的抑制浓度分别为100 mg·kg~(-1)和250 mg·kg~(-1);随着暴露进一步增大,小油菜发芽和茎叶增长的抑制率无显著变化。土壤蔗糖酶和碱性蛋白酶活性在PFOS暴露下也表现为低浓度刺激表达、高浓度抑制表达效应,这与PFOS暴露下小油菜的生长规律具有一定的正相关性。因此,PFOS对小油菜的毒性不仅与其对小油菜的直接损伤有关,还与其对小油菜种植土壤肥力的影响有关。     

纳米氧化锌对玉米幼苗生长及酶活性的影响

利用竹叶优化合成纳米氧化锌,采用紫外可见吸收光谱法确定纳米氧化锌的最佳合成条件、比色法测定纳米氧化锌对玉米幼苗酶活性影响,并通过电镜扫描纳米氧化锌的形状.结果表明,纳米氧化锌最适合成条件为10mL滤液、1mmol/L Zn(CH3COO)2、pH 6、反应温度60℃,合成的纳米氧化锌为近球形或短杆状,分散性良好.纳米氧化锌对玉米幼苗生长的影响表现为低浓度促进生长,高浓度抑制生长;低浓度纳米氧化锌能够为玉米幼苗膜系统提供保护作用;适量添加生物合成的纳米氧化锌能够促进玉米幼苗生长,提高其抗性.     

纳米氧化锌对小鼠B16黑素瘤细胞生长和分化的影响

为评价纳米氧化锌(Zn O NPs)在皮肤病治疗和化妆品应用方面的生理毒性,以小鼠B16黑素瘤细胞为细胞模型,研究15、30、90 nm下Zn O NPs对B16细胞的体外生长和分化的影响及其作用机制。以不加纳米氧化锌和加体相氧化锌的处理分别作阴性、阳性对照。结果表明,15、30 nm,体相Zn O NPs处理与B16细胞共培养作用3 d,当Zn O NPs为4μg/m L以下时,Zn O NPs并未明显抑制细胞生长,引起细胞死亡;当Zn O NPs浓度大于8μg/m L时,明显抑制细胞生长。随着Zn O NPs浓度增加,细胞体积变小,细胞间隙变大,黏附性降低,细胞变圆,从培养瓶底脱落死亡。Zn O NPs诱导细胞中酪氨酸酶(TYR)、酪氨酸酶相关蛋白1(TYRP-1)、酪氨酸相关酶相关蛋白2(TYRP-2)的mRNA表达量升高,导致细胞内酪氨酸酶活性和黑色素生成水平增高,促进了B16黑素瘤细胞的分化。相同Zn O NPs浓度下,15 nm Zn O NPs比30、90 nm Zn O NPs作用明显。     

纳米氧化锌对花生幼苗生长和光合性能的影响

【目的】探究不同浓度的纳米氧化锌（ZnO NPs）对花生幼苗生长和光合性能的影响,为ZnO NPs在花生生产中的研究和应用提供理论和实践依据。【方法】采用水培法对花生品种豫花37的幼苗分别进行不同浓度（0、 0.01、0.05、 0.10和0.50 mmol/L）和不同时间 （5和10 d）的ZnO NPs处理,测定花生幼苗的形态指标、气体交换参数、叶绿素荧光参数、叶绿素相对含量和氮平衡指数等,并对以上指标进行统计分析。【结果】随着ZnO NPs处理浓度的增加和时间的延长,花生幼苗的鲜重、干重、总根长、总根表面积、净光合速率、气孔导度、光化学性能指数、氮平衡指数和叶绿素相对含量等指标均呈逐渐降低或波动降低趋势,蒸腾速率先升高后降低,类黄酮相对含量逐渐增加。处理10 d时,0.10和0.50 mmol/L ZnO NPs处理使幼苗的鲜重、根干重、净光合速率和光化学性能指数分别显著降低26.3%~41.7%、16.7%~41.7%、 50.9%~80.7%和46.7%~59.2% （P<0.05,下同）;不同浓度和时间的ZnO NPs处理使幼苗的氮平衡指数显著降低19.1%~73.9%。相关分析结果表明,花生幼苗的鲜重和干重与总根长、净光合速率、蒸腾速率、叶绿素相对含量呈显著或极显著 （P<0.01,下同）正相关,幼苗鲜重还与光化学性能指数和氮平衡指数呈极显著正相关。【结论】 ZnONPs抑制了花生幼苗根系对水分和氮素的吸收,同时抑制幼苗叶片的叶绿素合成、损伤光系统Ⅱ结构,降低幼苗的净光合速率,使幼苗的水分和养分供应不足,从而抑制幼苗生长。     

土施纳米氧化锌对蚯蚓生理和黄瓜幼苗生长的影响

纳米氧化锌(ZnO NPs)由于其独特的理化性质,被广泛应用于各行各业,在带来巨大利益的同时也存在着潜在风险,如细胞毒性、基因毒性等。在土壤环境中,ZnO NPs可能会对陆地生态系统中的生物构成严重威胁。本研究采用盆栽试验的方法,评估了ZnO NPs对蚯蚓生理以及黄瓜幼苗生长的影响。结果表明:各处理ZnO NPs对蚯蚓的生长发育影响不显著,但随着浓度的增加,蚯蚓的抗氧化酶活性发生变化,SOD呈现出增加的趋势,CAT和POD先降低再上升,二者表现为协同作用。当ZnO NPs处理为1 000 mg·kg-1时,蚯蚓受到的氧化胁迫最大,MDA含量较对照增加了19.2%。对于黄瓜幼苗而言,ZnO NPs处理能够普遍增强植株氧化应激,除了SOD在1 000 mg·kg-1时受到抑制外,SOD、CAT、POD及MDA均随浓度的增加而增加。蚯蚓的加入能显著促进幼苗生长,增加生物量、提高根系活力,同时也能在一定程度上缓解或抑制ZnO NPs对植株造成的损伤。ZnO NPs处理为500mg·kg-1和1 000 mg·kg-1时,SOD分别较不加蚯蚓处理降低了76.7%、63.5%,MDA分别降低了28.6%、23.7%。在28 d培养周期中,蚯蚓对ZnO NPs响应较低,组织锌含量没有显著变化;黄瓜幼苗地上部和地下部锌含量均随着处理浓度的增加而增加,而添加蚯蚓的处理降低了植株的锌含量,也反映了蚯蚓在系统中对胁迫条件下的黄瓜幼苗生长的调控和缓解作用。     

副溶血弧菌对罗氏沼虾肝胰腺和鳃组织中呼吸相关酶活性及抗氧化酶基因表达的影响

【目的】探讨副溶血弧菌（Vibrio parahaemolyticus）对罗氏沼虾（Macrobrachium rosenbergii）肝胰腺和鳃组织中呼吸相关酶活性和抗氧化酶基因的影响,以期为罗氏沼虾免疫机理研究和病害防治提供参考依据。【方法】选取规格整齐、健康的罗氏沼虾,分别注射PBS溶液（对照组）和副溶血弧菌（试验组）,在第1、3、6、12、24、48、72和96h统计累计存活率,并取肝胰腺和鳃组织进行呼吸相关酶活性及抗氧化酶相关基因表达测定。【结果】罗氏沼虾感染副溶血弧菌后,随着时间的推移,其累计存活率逐渐下降,在96h累计存活率为72%。感染副溶血弧菌后,其肝胰腺中的ATP合酶、细胞色素C氧化酶和NADH脱氢酶活性随时间延长均呈先降低后上升最后趋于对照组水平的变化趋势,且在6~24h 3种酶活性均显著低于对照组（P<00.05,下同）,之后酶活性逐步上升;活性氧（ROS）含量则呈先上升后下降的变化趋势,且在6~48h显著高于对照组;超氧化物歧化酶（SOD）基因、过氧化氢酶（CAT）基因及谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）基因相对表达量呈先升高后降低再升高的变化趋势。在鳃组织中,ATP合酶、细胞色素C氧化酶和NADH脱氢酶的活性随着感染时间的延长呈先降低后上升至趋于对照组水平,在6~72h 3种酶活性不同时间段表现出显著下降趋势;ROS含量则呈先上升后下降的变化趋势;SOD、CAT和GPX基因相对表达量呈先升高后降低再升高的变化趋势,且均在感染6h显著上调至最大值,其中GPX基因相对表达量在12~48h显著下调低于对照组,并在72h逐渐上调。【结论】副溶血弧菌感染罗氏沼虾后对肝胰腺和鳃组织中的呼吸相关酶及抗氧化酶基因产生显著影响,ROS水平呈上升趋势。虽然罗氏沼虾能通过自我调节呼吸相关酶和抗氧化酶基因促使机体抵御病原体入侵,但超过机体自我调节的限度时会对机体造成损伤。     

Nonphytotoxic copper oxide nanoparticles are powerful “nanoweapons” that trigger resistance in tobacco against the soil-borne fungal pathogen Phytophthora nicotianae

Investigations into the potential application of nanoparticles acting as nanofungicides in sustainable agriculture are rapidly expanding due to the high antimicrobial properties of these compounds, which do not risk inducing pathogen resistance to fungicides.  A detailed understanding of the impact of copper oxide nanoparticles (CuO NPs) on soil-borne phytopathogenic fungi is yet to be obtained.  This study aimed to explore the in vitro antifungal activity and control efficacy of CuO NPs applied via irrigation with respect to tobacco black shank (TBS) disease caused by Phytophthora nicotianae.  The results revealed that CuO NPs greatly interfered with the reproductive growth process of this fungus, repressing hyphal growth, spore germination and sporangium production.  Additionally, morphological damage, intracellular ROS accumulation and increased SOD enzyme activity in hyphae were the antifungicidal mechanisms of these NPs.  In pot experiments, treatment with CuO NPs at 100 mg L^–1 significantly suppressed TBS development, compared with the effect on control plants, and the control efficacy reached 33.69% without inducing phytotoxicity.  Exposure to CuO NPs significantly activated a series of defense enzymes, and resistance genes in tobacco can further explain the mechanisms by which CuO NPs suppressed fungal infection.  The Cu content in both the leaves and roots of P. nicotianae-infested plants increased by 50.03 and 27.25%, respectively, after treatment with 100 mg L^–1 CuO NPs, compared with that of healthy plants.  In particular, a higher Cu content was observed in infected roots than in leaves.  Therefore, this study showed the potential of CuO NPs applied as nanofungicides and as nanoinducers of fungus resistance genes for the management of TBS through inhibition of pathogen infection and stimulation of plant defenses.     

Cd（Ⅱ）对泥鳅抗氧化酶活性和脂质过氧化的影响

研究了不同浓度的Cd（Ⅱ）对泥鳅肝脏内抗氧化酶包括超氧化物岐化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）活性的影响以及对脂质过氧化指标——丙二醛（MDA）含量的影响,探讨了在Cd（Ⅱ）胁迫下,泥鳅肝组织内抗氧化酶活性以及脂质过氧化的变化趋势及其关系。结果表明：低浓度Cd（Ⅱ）（0．025mg／L）对泥鳅肝脏中SOD活性有诱导作用,并随着处理时间的延长而升高,对CAT和POD活性以及MDA含量无显著影响;当Cd（Ⅱ）浓度较高时（0．25、2．5mg／L）,SOD、CAT、POD3种抗氧化酶活性呈现先诱导后抑制的趋势,Cd（Ⅱ）浓度越高,抗氧化酶活性上升越急剧,出现活性抑制的时间就越提前。SOD活性对Cd（Ⅱ）浓度及时间变化较敏感,CAT和POD次之,MDA含量变化与抗氧化酶活性变化呈相反趋势。     

纳米二氧化硅对体外培养HaCaT细胞凋亡的影响

[目的]比较不同粒径(15、30、100 nm)纳米二氧化硅(nano-SiO2)和常规二氧化硅(Micro-SiO2)对人皮肤表皮细胞(HaCaT)生长的抑制作用及凋亡的影响。[方法]采用不同浓度(2.5、5、10μg/ml)不同粒径(15、30、100 nm)的nano-SiO2和10μg/ml的Micro-SiO2(1～5μm)染毒体外培养的HaCaT细胞24 h,同时设溶剂对照组(nano-SiO2和Micro-SiO2的分散液染毒组)。采用细胞计数试剂盒(CCK-8)法检测HaCaT细胞暴露于不同浓度、不同粒径的nano-SiO2后的细胞活力,用Annexinⅴ-PI双染法和Hoechest33342染色法测定细胞凋亡情况;使用2’,7’-二乙酰二氯荧光素荧光探针检测细胞内活性活性氧(ROS)水平。[结果]不同粒径的nano-SiO2纳米对HaCaT细胞的半数抑制浓度分别为(19.4±1.3)、(27.7±1.5)、(35.9±1.6)μg/ml。当染毒浓度固定时,随着nano-SiO2粒径的减小,凋亡率逐渐增加。当粒径固定时,胞内ROS的水平也随着nano-SiO2浓度的增大而增高。相关分析表明,细胞存活率和凋亡率与胞内活性氧的水平的相关性分别为-0.952和0.898(P<0.01)。[结论]nano-SiO2能抑制HaCaT细胞生长并可诱导其凋亡,这种现象的发生可能与胞内产生的活性氧水平有关。     

黄土高原潜在缺锌区施用纳米氧化锌（ZnO NPs）对冬小麦生长及籽粒品质的影响

为研究纳米氧化锌的施用方式对冬小麦生长及籽粒品质的影响,本研究在黄土高原潜在缺锌地区进行田间微区试验,使用传统的七水硫酸锌(ZnSO_4·7H_2O)和新型的纳米氧化锌(ZnO NPs)作为锌肥,设置对照(CK)、喷施硫酸锌(FZn)、土施ZnO NPs(SZnO)、喷施ZnO NPs(FZnO)和土喷结合ZnO NPs(SFZnO)五个处理。结果表明,不同处理对于冬小麦产量及其构成因素和籽粒品质(淀粉、可溶性糖和谷蛋白)未造成显著影响。ZnO NPs处理相比CK,在两季均显著提高了冬小麦的籽粒锌含量。对比硫酸锌处理,FZnO和SFZnO比FZn处理的籽粒锌含量在第一年分别提高了36%和45%,在第二年分别提高了12%和24%。拔节期叶片扫描表明FZn处理与CK的叶片结构没有差异,FZnO处理观察到颗粒表面附着,能谱仪扫描确定FZnO处理的锌含量显著高于FZn处理和CK。五个不同处理结果表明,小麦施用ZnO NPs比施硫酸锌有较显著的增锌效果,不同施用方式以土喷结合处理增锌效果最佳,籽粒锌含量达到37 mg·kg~(-1),单独喷施处理的锌转移吸收效率最高。施用ZnO NPs对小麦生长、籽粒品质以及叶片生理结构没有产生不良影响,ZnO NPs可作为新型锌肥应用于农业研究。