基于机器学习预测农药对熊蜂和蜜蜂的毒性

熊蜂 (Bombus spp.) 和蜜蜂 (Apis mellifera L.) 是自然界中的重要传粉昆虫,近年来因为农药的大规模不合理使用造成了世界多个地区熊蜂和蜜蜂种群的持续下降。为了更好地评估农药对熊蜂和蜜蜂的毒性,本研究收集了61个共有的农药蜂毒数据,采用12种分子指纹联合8种机器学习算法,分别建立了农药对熊蜂和蜜蜂急性接触毒性LD₅₀值的分类预测模型。结果表明:农药对熊蜂和蜜蜂的急性接触毒性分类模型预测准确率分别达86.7%和80.0%。随机森林 (Random Forest)、神经网络 (Neural Network) 和支持向量机 (SVM) 3种算法联合Fingerprinter、Klekota-Roth Count和Extend 3种分子指纹在本研究中的预测能力较好。此外,分别采用构建的熊蜂毒性预测模型和蜜蜂毒性预测模型开展交叉毒性预测,准确率分别为72.9%和66.7%,表明熊蜂毒性模型预测蜜蜂毒性的准确性高于蜜蜂毒性模型预测熊蜂毒性的准确性。本研究可为设计低蜂毒化合物提供理论指导,同时为开展不同昆虫靶标的毒性交叉预测提供借鉴。     

长江安庆段一头死亡长江江豚元素含量分析

针对2017年9月12日发现于长江安庆段的1头野外死亡长江江豚样本(AQJT20170912),采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定其脑、心脏、肝脏、肺、肾、胃、肠、睾丸、肌肉、皮肤10种组织器官中钾(K)、钙(Ca)、钠(Na)、镁(Mg)、钴(Co)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)共12种元素的含量,以期探究各元素在其组织器官中的累积特征。结果显示,该样本Fe、Cu、Zn、Pb、Cd、Hg在不同组织器官中表现出差异性累积特征,这与水生哺乳动物组织器官元素累积特征相似,在一定程度上反映出各元素在不同组织器官中特有的生理功能。对比分析发现,鲸类动物组织器官常量元素与微量元素的累积特征有一定规律,并不因环境条件的改变而呈显著差别,总体表现为NaKCaFeMgZnCuCo。此外,AQJT20170912各个组织器官中毒性元素Pb、As的含量均较高,这应与其栖息环境的元素背景有关,应予以关注。     

两种双酰胺类农药对家蚕和鲤鱼的毒性安全评价

为研究氯虫苯甲酰胺和四氯虫酰胺两种新型双酰胺类农药对家蚕与鲤鱼的毒性,特开展此次试验。 试验结果表明,两种双酰胺类农药对二龄家蚕毒性均属于中毒,在应用桑园害虫防治中该农药毒性残留相对其他农药较低;对鲤鱼的急性毒性均属于低毒,同其他农药相比毒性更低,能有效减轻农田周边水中农药残留的污染。 四氯虫酰胺相比氯虫苯甲酰胺对家蚕的毒性更强且对鲤鱼更为安全。     

白叶枯病菌效应子XopN在拥有OsSWEET11同源基因的水稻品种上发挥毒性作用

【目的】黄单胞菌细胞外泌蛋白质(Xanthomonas outer proteins, Xops)是植物病原黄单胞菌高度保守的毒性效应子或毒性辅助组分,通过细菌Ⅲ型分泌系统分泌到细菌细胞外部,然后转入植物细胞而发挥病理作用。水稻黄单胞菌水稻致病变种即水稻白叶枯病菌的标准菌株PXO99^A分泌的XopN是一种毒性效应子,通过影响寄主免疫反应而使水稻发病。但是,XopN对病菌毒性的影响是否因水稻品种的不同而异,还有待研究。【方法】利用同源双交换技术,先敲除了PXO99^A的XopN基因,获得了∆XopN突变体,又经过遗传互补,得到了回补菌株∆XopN/XopN。通过营养肉汤液体培养,测定了XopN对病菌繁殖能力的影响;根据文献选用14个水稻品种,通过接种实验,测定了PXO99^A对这些品种的毒性与XopN敲除或回补的影响;在XopN发挥毒性作用的水稻品种上,测定了隐性抗病基因OsSWEET11/xa13与显性感病基因OsSWEET11/Xa13受病菌侵染而表达的情况,分析了XopN敲除或回补的影响。【结果】在营养肉汤液体培养过程中,病菌突变体菌株∆XopN的繁殖速度明显低于野生型PXO99^A。PXO99^A、∆XopN和∆XopN/XopN接种水稻后,根据其在水稻叶片组织内的繁殖量及随后产生的白叶枯病症状的严重程度,将供试的14个水稻品种分为两种情况。一是感病程度与病菌XopN是否敲除或回补无关,这有10个水稻品种（IRBB1、IRBB3、IRBB8、IRBB10、IRBB14、IR24、IRBB203、IRBB204、IRBB205和IRBB211）,PXO99^A、∆XopN和∆XopN/XopN对它们的毒性无明显差别。二是XopN对病菌毒性发挥作用的水稻品种,包括高度感病的3个品种（IRBB208、Asominori和日本晴）和低感品种IRBB13。与PXO99^A或∆XopN/XopN相比,∆XopN对这4个水稻品种的毒性大为降低。在IRBB13上,病菌侵染对隐性抗病基因OsSWEET11/xa13在叶片内的表达发生抑制作用,这一效应与XopN的毒性功能相关。相反,日本晴显性感病基因OsSWEET11/Xa13却受病菌侵染的诱导,在叶片内的表达水平大幅度提高。IRBB208和Asominori携带OsSWEET11/Xa13同源基因,该同源基因在叶片内的表达水平也因病菌侵染而大幅提高。在这4个水稻品种上,PXO99^A和∆XopN/XopN能够诱导OsSWEET11/Xa13或其同源基因表达,但∆XopN无此作用。另外,XopN对病菌在非寄主植物烟草上诱发过敏反应有量变贡献,相比PXO99^A或∆XopN/XopN,∆XopN引起过敏反应的程度有所降低。【结论】XopN是一个有限广谱性效应子,在拥有OsSWEET11同源基因的水稻品种上发挥毒性作用。XopN也是病菌繁殖所需要的,对病菌在非寄主植物上诱导过敏反应有一定贡献。     

宁夏地区大籽蒿精油成分分析及其抑菌性研究

为探究宁夏大籽蒿(Artemisia sieversiana Ehrhart ex Willd.)精油成分、抑菌功能及安全性,采用水蒸气蒸馏法进行精油提取,通过气相色谱-质谱连用法(GC-MS)进行成分分析,采用滤纸片法测定其对3种菌的抑菌圈直径,测定最低抑菌浓度(MIC)、最低杀菌浓度(MBC),并通过cck-8法检测大籽蒿精油对于2种皮肤细胞的毒性作用。结果表明,宁夏大籽蒿精油的主要成分为母菊薁(29.61%),樟脑(4.80%)、桉叶油醇(4.32%)、异木香酸甲酯(4.02%);精油对铜绿假单胞菌和大肠杆菌的最低抑菌浓度为0.0781 μg/mL,最低杀菌浓度为0.3125 μg/mL;金黄色葡萄球菌MIC为0.0195 μg/mL,MBC为0.078125 μg/mL;当精油浓度小于100 μg/mL时对角质细胞(HaCaT)和皮肤成纤维细胞(NHSF)均无毒性。综上,宁夏地区大籽蒿精油具有较强的抑菌活性且安全性较高,以上结果为宁夏大籽蒿精油开发提供理论依据,以期为当地脱贫致富提供科技支撑。     

四环素对人肝细胞L02的损伤作用

采用四甲基偶氮唑盐比色(MTT)法和Hoechst 33258染色法研究了四环素(1、10、100、1 000、10 000和100 000 μg/L)对人肝细胞L-02的毒性作用,并通过测定细胞培养上清液中和细胞内生化指标,明确了四环素诱导L-02损伤的作用机制。结果表明,四环素对L-02细胞有毒性作用,且随着四环素浓度的增加,其存活率下降。同时,细胞培养上清中乳酸脱氢酶(LDH)、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)活性均显著增加,并随着四环素处理剂量的增加而逐渐升高;而细胞内超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性均降低,丙二醛(MDA)含量显著升高。上述研究结果表明,四环素对人体外肝细胞L-02具有毒害作用,四环素诱导L-02细胞的损伤机制与破坏肝细胞膜的完整性、影响肝功能和诱导氧化应激效应有关。     

硫酸铜对金鱼急性毒性及肝细胞超微结构的影响

采用静水法生物测试,探讨硫酸铜对金鱼的急性毒性作用。结果表明:当水温为(12±2)℃、pH为6.7～7.2时,CuSO4对金鱼(墨龙睛)24、48、72和96h的LC50分别为21.88、15.85、12.59和9.12mg·L-1,SC为0.912mg·L-1。应用透射电镜技术,观察了对照组和高毒浓度试验组金鱼肝细胞的超微结构。结果表明:高毒浓度试验组金鱼肝细胞超微病理变化明显,主要表现为染色质聚缩于核中央,线粒体空泡化、嵴乱而减少,粗面内质网断裂、脱粒、解聚。     

铜对水稻和玉米污染效应及累积规律的对比研究

通过盆栽试验,分别研究了铜在吉林省砂壤水稻土中对水稻和在草甸黑土中对玉米的污染效应及吸收累积规律。结果表明:水稻和玉米各器官对铜的累积量随土壤中铜投加量的增加而增大,其分布规律为根茎叶籽粒;在本试验浓度范围内铜对水稻的毒害作用大于玉米。以使水稻和玉米减产10%为依据,确定铜在吉林省砂壤水稻土和草甸黑土中的毒性临界值分别为187.6 mg/kg(全量)、31 mg/kg(DTPA提取量)和316 mg/kg(全量)6、1 mg/kg(DTPA提取量)。     

4种不同作用机制的杀虫剂对家蚕的毒性与安全性评价

采用食下毒叶法测定了阿维菌素、氟虫腈、甲氧虫酰肼和氟铃脲对家蚕的毒性。结果表明，阿维菌素（8d）、甲氧虫酰肼（8d）和氟铃脲（6d）对家蚕的LC50〈0．5mg／kg桑叶，属剧毒级，田间施药浓度/LC50远远大于10，对家蚕具有极高的风险性；氟虫腈（4d）对家蚕LC50为2．3341mg/kg桑叶，0．5〈LC50≤20，属高毒级，田间施药浓度，LC50值为13-32，也达到极高风险性等级。