微囊藻毒素-LR对生菜非结构性碳水化合物代谢的影响

【目的】研究低质量浓度微囊藻毒素-LR（MC-LR）慢性暴露对生菜（Lactuca sativa）叶片及根系非结构性碳水化合物代谢的影响,为富营养化水体在生菜灌溉中的应用提供理论指导。【方法】以散叶生菜为试验材料,采用土培试验方法,设置不同质量浓度（0（对照组）,1,5,10,30 μg/L）MC-LR的水溶液灌溉生菜30 d,通过分析生菜叶片及根系中可溶性糖（葡萄糖、果糖和蔗糖）及淀粉含量、蔗糖和淀粉代谢相关酶活性的变化,探讨生菜非结构性碳水化合物代谢对MC-LR慢性暴露的响应。【结果】10和30 μg/L MC-LR组生菜对MC-LR的富集系数较5 μg/L MC-LR组分别显著上升10.85%和17.83%（P＜0.05）,而对MC-LR的转运系数分别显著下降17.46%和13.85%（P＜0.05）。与对照组相比,1 μg/L MC-LR组生菜净光合速率显著提高了9.17%（P＜0.05）,叶片中果糖含量及根系中葡萄糖含量和淀粉酶（AMS）活性分别显著增加了52.71%,19.13%和37.01%（P＜0.05）;5,10和30 μg/L MC-LR组生菜净光合速率提高,但差异不显著（P＞0.05）,叶片和根系中葡萄糖、果糖和蔗糖含量均显著增加（P＜0.05）,叶片中性转化酶（NI）活性分别显著降低了27.10%,38.01%和37.29%（P＜0.05）,淀粉合成酶活性分别显著增加20.92%,24.57%和30.28%（P＜0.05）,根系蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶（SPS）和AMS活性均显著增加（P＜0.05）。【结论】1 μg/L MC-LR水溶液灌溉对生菜叶片和根系中非结构性碳水化合物的分布和代谢影响较弱;而5～30 μg/L MC-LR水溶液灌溉通过促进生菜根系淀粉分解和蔗糖代谢活性,维持体内较高浓度的可溶性糖,从而提高生菜的抗逆性。     

微囊藻毒素-LR降解菌的筛选

[目的]为生物降解微囊藻毒素-LR（Microcystins,MC—LR）选择生物除污的方法。[方法]对长春南湖表层和深层水体中的微生物菌群降解MC—LR的能力进行初步比较,并对具有较强MC—LR降解能力的微生物进行分离纯化及降解能力的比较。[结果]无论是深层水体还是表层水体中都存在能够降解MC-LR的微生物菌群,但表层水体中的微生物菌群降解MC—LR的延迟期较长,约为3．5d;而深层水体中微生物菌群降解MC—LR的延迟期较短,约为1．5d,降解速率更大,说明其能够降解MC—LR的微生物菌种活性较强。成功筛选出了4种降解MC—LR能力不同的单克隆菌落,其中菌种A和菌种B降解能力比较强。[结论]为纯菌种的定性研究、环境污染治理及生态环境的保护奠定了良好的基础。     

微囊藻毒素-LR对草鱼肝脏超微结构的亚急性毒性影响

微囊藻毒素-LR(microcystin-LR, MC-LR)是一种由蓝藻水华产生的环状肝毒素,对鱼类存在不可忽视的影响.草鱼(Ctenopharyngodon idella)经腹腔注射MC-LR(纯度>98%,50 μg/kg体重),在注射后1、2、7、14和21 d采集肝脏样品,用透射电镜的方法研究发现,MC-LR除可导致线粒体水肿、内质网扩张外,还可引起草鱼肝脏细胞连接间隙增宽,胆汁淤积,炎性细胞浸润,细胞质中大量脂滴及脂褐素、溶酶体增多等一系列的病变;但在注射MC-LR 21 d后草鱼肝脏细胞连接又基本恢复正常.结果表明,MC-LR在低剂量下除了对膜系结构存在影响外,对细胞连接间隙等还存在影响,然而随着时间的延长,这些病变可逐渐修复.     

微囊藻毒素-LR诱发的甲状腺毒性对斑马鱼胚胎发育的影响

研究了微囊藻毒素-LR(MC-LR)对斑马鱼的毒性,将受精后的斑马鱼胚胎暴露于不同浓度的MCLR(0、0.6、1.2和2.4 mg/L)。结果表明,144 h后斑马鱼生长受到抑制、体长显著降低,同时其下丘脑-垂体-甲状腺轴(HPT)相关基因的表达模式也发生了显著变化。MC-LR可能通过调节HPT轴重要基因的表达来干扰甲状腺激素的分泌,继而干扰鱼类胚胎的生长发育。     

小溪港·望虞河对贡湖湾水质及微囊藻毒素-LR的影响

[目的]考察贡湖湾入湖河道对贡湖湾水质及MC-LR的影响。[方法]对贡湖水体及其主要入湖河道小溪港、望虞河进行了为期1年的水质监测(2014年6月—2015年5月),分析了高锰酸盐指数(CODMn)、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH+4-N)、溶解氧(DO)及微囊藻毒素-LR(MC-LR)的时空分布特征。利用美国EPA推荐的模型——健康风险评价"四步法"对MC-LR进行非致癌评价。并采用SPSS软件分析了MC-LR与典型环境因子之间的相关性。[结果]研究区域内TN、TP是主要特征污染物,小溪港和望虞河水质氮、磷含量高于贡湖湾内部,小溪港、望虞河和贡湖湾内部MC-LR平均浓度分别为0.47、0.46和0.38μg/L,入湖河流对贡湖湾水质污染有一定贡献。MC-LR的健康风险值HIcgw在0.11~0.38,远低于基准值。MC-LR与TP呈显著正相关(P0.05)(R2=0.628);与TN呈正相关,但相关性不显著。TP可能是影响MC-LR生成的主要因素。[结论]贡湖湾水体的主要超标因子为氮和磷,并存在一定浓度MC-LR,有一定的健康风险。今后需控制营养盐浓度,从而控制MC-LR的健康风险。     

微囊藻毒素-LR对罗非鱼肝脏活性氧自由基含量及相关抗氧化酶活性的影响

通过腹腔注射的方式研究了微囊藻毒素-LR(MC-LR)对罗非鱼肝脏活性氧自由基含量(ROS)及相关抗氧化酶,如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性的影响。实验设计了5个剂量组(对照组、50、100、250、500μg·kg-1MC-LR),并在2、12、24、36、84h检测了ROS含量、SOD和CAT酶活性的变化。结果表明,在MC的作用下,肝脏组织能够产生大量的ROS。SOD和CAT这两种抗氧化酶在清除过量ROS的过程中发挥了不同的作用,SOD酶动态变化的过程表现为在36h突然上升后恢复的趋势,而CAT酶活性在24h和84h有两个高峰。实验结果为以抗氧化酶如SOD、CAT作为监测MC-LR引起罗非鱼毒性作用的生物标志物提供了可行性的依据,为进一步从抗氧化系统的角度研究MC对鱼类的毒性作用机制奠定了基础。     

基于RNA-Seq技术分析微囊藻毒素-LR对草鱼肝脏脂质代谢的影响

[目的]为探讨微囊藻毒素-LR(MC-LR)对草鱼肝脏脂质代谢的影响机制,对已获得的草鱼肝脏转录组数据进行了挖掘分析.[方法]草鱼经腹腔注射不同剂量(0,25,75,100μg/kg)MC-LR 96 h后,分离肝脏提取RNA,依托IlluminaHiseq-2500平台进行转录组测序分析,将筛选到的差异表达基因(DE...     

营养元素对微囊藻毒素好氧生物降解的影响

通过室内模拟实验,研究了好氧条件下MCLR在太湖沉积物-水体系中的生物降解过程,着重探讨了外加碳源、不同形态的氮源和磷源对该过程的影响.结果表明,好氧条件下沉积物中MCLR经过8 d明显的迟滞期,于第16 d降解到检测限以下,说明太湖沉积物中的土著微牛物具有降解MCLR的能力.外加氨氮、硝氮和碳源对MCLR的降解速率均没有显著影响(P≥0.05),而外加溶解性磷源可显著促进MCLR的降解(P<0.01),说明在天然水体沉积物中,磷可能是MCLR好氧降解过程的限制性营养元素.这一结果对于正确评价水体中MC的微生物降解能力以及准确预测MC的浓度变化趋势具有指导意义.     

微囊藻毒素对家兔部分血液生理生化指标的影响

通过腹腔注射微囊藻毒素(microcystins,MCs)对家兔染毒,测定MC对家兔攻毒的LD50值,在不同时间点采样测定血液生理指标(红细胞计数、血红蛋白浓度、红细胞压积等)和血清酶(丙氨酸转氨酶、天门冬氨酸转氨酶、乳酸脱氢酶和碱性磷酸酶)活性变化.结果表明:家兔对微囊藻毒素较为敏感(对MC-LR的LD50为33μ/kg),血清酶活性变化灵敏,随着时间延长而逐渐升高,具有显著的时间效应关系,染毒动物在试验后期出现显著的正常红血球贫血病症.     

农田水样中微囊藻毒素-LR拉曼检测方法的研究

本研究建立了基于表面增强拉曼散射技术(Surface-enhanced Raman scattering,SERS)的农田水样中微囊藻毒素-LR(Microcystin-LR,MC-LR)的检测方法。采用柠檬酸钠还原法制备金种(Au nanoparticles,Au NPs),通过媒介增长法制备了刺状金纳米颗粒(Spiny gold nanoparticles,SGNPs),使用紫外-可见吸收光谱(Ultraviolet visible,UV-vis)、透射电镜(Transmission electron microscopy,TEM)和探针分子(对巯基苯甲酸,4-mercaptobenzoic acid,4-MBA)对SGNPs进行了表征及鉴定。研究以三角状金纳米颗粒作为基底,选择MC-LR在1 007 cm~(-1)和1 309 cm~(-1)处的特征峰作为定量峰,激光器激发波长为785 nm,积分时间20 s,建立检测方法。本研究建立的检测方法在1.0～100 000μg·L~(-1)的浓度范围内具有良好的线性关系,检测限(LOD)和回收率分别为1.0μg·L~(-1)和80%～102%,使用本方法对镇江市内运粮河及古运河的灌溉水样进行检测,MC-LR的检出率为40%,含量最高达1.81μg·L~(-1),检测结果与LC-MS/MS比对,相关系数为0.84。本研究建立的方法快速准确,前处理简单,能满足农田水样中MC-LR的现场快速检测的要求。     

水蕹菜浮床覆盖度对淇河鲫的生长及营养品质的影响

为了获得淇河鲫池塘养殖中的最佳水蕹菜浮床覆盖度,试验随机选取360尾淇河鲫,设计水蕹菜浮床覆盖度为0%(C0)、10%(C1)、20%(C2)和30%(C3)4个试验组,每组3个重复,每个重复30尾鱼,饲养90 d后,测定各试验组养殖水质、淇河鲫的生长、常规营养成分和氨基酸含量,并比较其差异。结果显示,水蕹菜浮床覆盖度仅对鱼肉品质中的甘氨酸、缬氨酸和精氨酸有显著性影响（P<0.05）,3种氨基酸的最大值基本上在C1试验组,且各试验组间缬氨酸和精氨酸的含量变化与增重率变化一致。此外,与C0相比,C1、C2和C3试验组均含有较高的粗蛋白和灰分含量及较低的粗脂肪含量,其中C1试验组具有最高的粗蛋白含量和最低的粗脂肪含量。结果表明,10%水蕹菜浮床覆盖度最有利于淇河鲫的优良鱼肉品质的形成,过高的覆盖度则起相反作用。     

用沙培空心菜繁殖根结线虫效果的研究

【目的】建立操作简便、高效繁殖和长期保存根结线虫的方法。【方法】通过沙培方法,于空心菜(Ipomoea aquatica)、马铃薯（Solanum tuberosum）和番茄（Lycopersicon esculentum）移植30 d时接种南方根结线虫（Meloidogyne incognita）2龄幼虫1 000 条/株,同时用10盆空心菜接种爪哇根结线虫（M.javanica）和花生根结线虫（M.arenaria）,测定在沙培浇灌营养液条件下,3种供试植物的根系生长以及接种繁殖根结线虫的情况。【结果】3种植物在盆钵中沙培30 d后,根系生长量最大的是马铃薯,其次是空心菜,番茄最小;空心菜根系的生长期最长,达10个月。3种植物接种南方根结线虫50 d后,在空心菜根系上形成的根结数、卵囊数和线虫总数分别为866.8,864.4和1 592.2,显著大于在马铃薯和番茄根系上形成的根结数（651.6和222.6）、卵囊数（643.4和234.0）和线虫总数（1 106.0和373.8）。爪哇根结线虫和花生根结线虫在沙培空心菜根系上接种后也能很好地繁殖。【结论】空心菜适应性强,在沙培浇灌营养液条件下生长周期长、易管理,适用于大量繁殖和长期保存根结线虫。     

枯草芽孢杆菌和空心菜对鳝虾稻共作池塘水质的影响

在黄鳝-克氏原螯虾-水稻共作塘中,进行了枯草芽孢杆菌和空心菜改善水质的对比实验。结果表明:枯草芽孢杆菌和空心菜对鳝虾稻共作水体均有较好的净化作用,能提升溶解氧、降低p H。其中,枯草芽孢杆菌处理对氨氮、亚硝酸氮、总氮、总磷的去除效果强于3种密度的空心菜,最高去除率分别达到68.06%、86.49%、49.96%和58.82%;单一投放空心菜时,以20%的密度处理对氨氮、亚硝酸氮、总氮、总磷的去除作用最强,最高去除率分别达到63.00%、88.39%、53.12%和49.02%。综上,鳝虾稻共作池塘搭配枯草芽孢杆菌和20%密度的空心菜为宜。     

不同品种空心菜对重污染土壤砷的吸收累积及其亚细胞分布

采用水泥池小区试验研究了土壤As污染(66.4 mg·kg-1)胁迫对19种空心菜生长、As累积以及As的亚细胞分布的影响。结果表明,各品种空心菜均能生长,但不同品种空心菜生物量及As累积量存在显著差异(P0.05),地上部As含量范围为0.73~191.12 mg·kg-1,均超出食品中污染限量的标准(0.5 mg·kg-1)。台湾白骨柳叶空心菜、泰国白梗柳叶空心菜、油青空心菜3个品种为相对低累积品种;台湾大叶白骨空心菜、菜农D-95空心菜、港种青绿梗叶空心菜、泰国竹叶空心菜4个品种为相对高累积品种。19个品种空心菜亚细胞中固持As含量大小顺序为胞质(49.06%~77.44%)细胞器(19.90%~46.82%)细胞壁(2.22%~16.73%)。     

星云湖种植空心菜生长量及净化湖水效果分析

针对当前星云湖中度富营养化(劣V类)水质的实际问题,采用漂浮种植设施直接在星云湖湖面种植空心菜(Ipomoea aquatica),开展适应性生长试验和湖水养分吸收净化试验的研究。结果表明:空心菜能够很好地适应生长于低浓度养分的星云湖水体环境(全N 2.41 mg·L^-1、水溶性N 2.00 mg·L^-1、水溶性P 0.46 mg·L^-1),并且前期表现为较短的缓苗期(7 d),后期则枝叶生长旺盛;在空心菜的6次茎叶收割周期中,其生长量呈现出"先增后降"的趋势,且茎叶生长量较高,空心菜的茎叶鲜重达75555 kg·hm^-2·a^-1,生长量为1260 kg·hm^-2·d-1;空心菜的养分含量主要分配在茎叶,茎叶中总N、总P、总K含量分别为3.43%、0.74%、6.25%;空心菜对星云湖湖水养分具有较强的吸收净化能力,吸收星云湖湖水中的N、P、K量分别为259.05、55.21、469.84 kg·hm^-2·a^-1,净化星云湖湖水的量以水溶性N、水溶性P、水溶性K计,分别为129525、120022、34220 m³·hm^-2·a^-1;空心菜的生长量与茎叶养分吸收量和湖水养分量之间存在一定的相关性。利用空心菜漂浮种植于星云湖水面,产生了明显的经济效益及显著的生态效益。     

空心菜对入星云湖河水的净化及其生物产出分析

为充分开发利用入星云湖河水的N、P等营养资源,降低其富营养化水平,改善和保护星云湖生态系统,于2010—2013年采用微区试验与大区试验相结合、静态试验与动态试验相结合的方法,研究了漂浮空心菜(Ipomoea aquatica)对入星云湖河水净化及其生物产出的规律。结果表明:漂浮空心菜对入湖河水具有较好的水质净化效应,静态条件下空心菜对入湖河水全N、水溶性P的去除率高达90%以上,动态条件下则达50%左右,空心菜吸收入湖河水N、P、K的量分别平均为348.4、50.9、530.4 kg·hm-2·a-1,且其绝大部分被空心菜的茎叶吸收(占93.0%,为864.5 kg·hm-2·a-1)。空心菜对入湖河水的净化量,以水溶性N计平均为27 321 m3·hm-2·a-1,以水溶性P计平均为67 569 m3·hm-2·a-1;空心菜的生长主要依赖入湖河水中N、P等营养物质(两者呈正相关),通过茎叶大量吸收并同化入湖河水中的N、P等养分后,空心菜获得了较高的茎叶生物产出量(占90.9%,鲜重量平均为112 032.0 kg·hm-2·a-1)。利用入星云湖河水漂浮种植空心菜,产生了明显的生态效益和经济效益。     

Cd胁迫对两种龙葵光合生理及叶绿素荧光特性的影响

为探究和比较两种不同龙葵对Cd胁迫的光合生理和叶绿素荧光特性响应的差异,试验以Cd超富集植物龙葵(Solanum nigrum)和少花龙葵(Solanum americanum)为材料,于2018年3月采用水培试验,研究了不同浓度(0、20、80、320μmol·L^-1)Cd胁迫对两种龙葵植株形态指标、气体交换参数、叶绿素及叶绿素荧光特性等的影响。结果表明:不同浓度Cd胁迫显著影响两种龙葵生长,两者的Cd耐受存在差异。少花龙葵在Cd浓度≥20μmol·L-1时生长受到抑制(P<0.05);随Cd浓度增加,少花龙葵的形态指标、生物量积累、叶绿素含量、叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Ts)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)和PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)均较CK显著降低(P<0.05),但初始荧光(Fo)、叶绿素a/b有上升趋势;当Cd浓度≥80μmol·L^-1时,少花龙葵PSⅡ的受损程度加重。龙葵则在Cd浓度≥80μmol·L^-1时受到生长抑制,随Cd浓度增加,龙葵相应指标均呈下降趋势(P<0.05),但其形态指标、生物量积累及叶绿素荧光参数等指标的降低范围均小于少花龙葵。此外,Cd胁迫对两种龙葵传能效率的抑制比光能转化效率的抑制更为明显。20μmol·L^-1 Cd胁迫时,两种龙葵光合作用主要受气孔因素限制;80~320μmol·L^-1 Cd胁迫时,其光合作用主要受非气孔因素限制。研究表明,Cd胁迫在少花龙葵的生长和光合方面表现出更显著的抑制作用;受Cd浓度的影响,两种龙葵光合作用的降低是气孔限制和非气孔限制综合作用的结果。研究进一步从光合生理和叶绿素荧光特性响应方面证明龙葵对Cd胁迫的耐受能力强于少花龙葵。     

外源调节物质对干旱胁迫红椿苗木形态及光合生理的影响

【目的】探明褪黑素（MT）、水杨酸（SA）和茉莉酸甲酯（MeJA）3种外源调节物质对干旱胁迫红椿苗木表观形态及光合生理的影响,筛选对红椿干旱损伤缓解效果最好的外源物质。【方法】以2年生红椿幼苗作为试验材料,通过盆栽控水试验,设置土壤湿度为45%,对红椿进行中度干旱胁迫（MD）处理,在此基础上分别外源施加0.1 mmol/L MT（MD+MT）、0.5 mmol/L SA（MD+SA）和0.4 mmol/L MeJA（MD+MeJA）进行3个缓解试验处理,同时设土壤湿度为70%的正常供水对照（CK）,比较各处理红椿幼苗生长指标、表观形态、气孔和叶肉细胞形态、叶绿素含量、气体交换参数和叶绿素荧光参数的变化情况,运用隶属函数法综合评价3种外源物质的干旱缓解效果。【结果】①中度干旱胁迫(MD)会抑制红椿幼苗地径、株高和叶长等的生长,MD+SA处理可显著缓解干旱对地径和株高的抑制,但MD+MeJA处理对地径生长有抑制作用,MD+MT处理对株高生长有抑制作用。②中度干旱胁迫会损害红椿叶片的表观形态、气孔及叶肉细胞形态,MD+SA处理对红椿叶片脱落、叶色、气孔开闭程度及叶肉细胞形态有明显恢复效果,MD+MeJA处理对红椿叶片萎蔫情况和气孔开闭程度的恢复具有明显缓解效果。③中度干旱胁迫会显著抑制红椿的光合作用,MD+SA处理对干旱胁迫下红椿叶绿素含量、气孔参数和叶绿素荧光参数的抑制有缓解作用,MD+MeJA处理对气孔参数和叶绿素荧光参数有一定缓解作用,MD+MT处理仅对叶绿素荧光参数有缓解效果。④抗旱性综合评价结果显示,MD+SA、MD+MeJA和MD+MT处理抗旱性指标的隶属函数均值分别为0.55,0.52和0.45,表明MD+SA处理对红椿干旱损伤的缓解效果最好。【结论】干旱胁迫条件下,红椿表观形态受损,叶绿素含量下降,气体交换参数和PSⅡ反应中心等光合机构受损;MT、SA和MeJA 3种外源调节物质均可以缓解干旱胁迫下红椿的受损情况,且SA的调节效果最好。     

气候变化背景下五爪金龙在中国的潜在适生区预测

【目的】预测气候变化背景下五爪金龙(Ipomoea cairica)在中国的潜在适生区,从而为预防该物种入侵提供理论依据。【方法】利用最大熵模型(MaxEnt)结合五爪金龙的分布点信息(1 695条数据)和气候数据(包括19个生物气候因子),分别预测其在当前和未来气候下的潜在适生区范围。为了预测五爪金龙在3个未来年代(2030s、2050s和2080s)的潜在适生区,采用7种大气环流模型(GCM)和4种二氧化碳排放代表性浓度路径(RCP)组合下的未来气候数据,分别为每个年代建立了28个生态位模型(ENMs),并计算其均值模型。【结果】MaxEnt模型的AUC值为0.943,表明模型预测精度较高。模型预测结果显示,五爪金龙的极高适生区主要集中在广西、广东、福建、台湾4个省(自治区),高度适生区主要在云南南部、海南、广西北部、福建北部、广东北部及台湾部分地区,这也正是该种目前在中国危害最严重的地区。气候变化背景下,其未来在华中和华北的适生区将会逐步缩减,湖南、江西、浙江和四川等省份的局部地区将会成为其新拓展的适生区范围。总体而言,至21世纪末,其在中国的适生区范围呈缩减态势,其适生区北界将会向南移动。在当前气候条件下,影响五爪金龙潜在适生区的主要环境因子为温度,包括年均温、温度季节变化方差、最冷月最低温度、年气温变化范围、最干季度平均温度和最冷季节平均温度。【结论】气候变化可能在一定程度上抑制五爪金龙在中国的入侵扩散,也可能导致未来中国中部地区该种的入侵风险增加。