Expression profiles of two small heat shock proteins and antioxidant enzyme activity in Mytilus galloprovincialis exposed to cadmium at environmentally relevant concentrations

Small heat shock proteins encompass a widespread but diverse class of proteins,which play key roles in protecting organisms from various stressors.In the present study,the full-length cDNAs of two small heat shock proteins(MgsHSP22 and MgsHSP24.1)were cloned from Mytilus galloprovincialis,which encoded peptides of 181 and 247 amino acids,respectively.Both MgsHSP22 and MgsHSP24.1 were detected in all tissues examined by real-time PCR,with the highest expression being observed in muscle and gonad tissues.The real-time PCR results revealed that Cd signifi cantly inhibited MgsHSP22 expression at 24 h and MgsHSP24.1 at 24 and 48 h under 5 μg/L Cd 2 + exposure.MgsHSP24.1 expression was also signifi cantly inhibited after 50 μg/L Cd 2+ exposure for 48 h.With regard to antioxidant enzymes,increased GPx and CAT activity were detected under Cd 2+ stress(5 and 50 μg/L),while no signifi cant difference in SOD activity was observed throughout the experiment.Overall,both MgsHsps and antioxidant enzymes revealed their potential as Cd stress biomarkers in M.galloprovincialis.     

中华乌塘鳢(Bostrychus sinensis) GPx7和GPx8基因的克隆、表达与酶活性分析

中华乌塘鳢(Bostrychus sinensis)属于广盐广温、低氧耐受性强、药用价值高的鱼类,为我国东南沿海重要养殖对象。谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GPx)是生物体内重要的抗氧化酶,能够清除过氧化氢防止机体生物膜氧化受损,研究中华乌塘鳢GPx基因对其养殖及海洋生态研究具有重要意义。利用分子克隆技术获得了中华乌塘鳢GPx7和GPx8(分别命名为BsGPx7和BsGPx8)的cDNA序列。BsGPx7编码186个氨基酸,含有2个半胱氨酸(Cys⁵⁶和Cys⁸⁵)催化位点;BsGPx8编码210个氨基酸,含有1个半胱氨酸(Cys¹⁰⁹)催化位点。利用RT-PCR方法研究了BsGPx7、BsGPx8基因在中华乌塘鳢组织中的分布表达,以及不同浓度镉离子(7.5,15,30 mg/L)胁迫下BsGPx7、BsGPx8基因的表达量变化。结果显示,BsGPx7和BsGPx8在组织中呈泛在性表达,其中肝脏的表达量最高,其次是鳃和皮肤。不同浓度的镉离子胁迫下,BsGPx7基因在鳃和皮肤中的表达量均显著上调(P<0.05),BsGPx8基因在肝脏、鳃和皮肤中的表达量均显著上调(P<0.05)。成功构建了原核表达载体,表达并纯化获得了BsGPx7重组蛋白(rBsGPx7)。对rBsGPx7在不同温度和pH条件下的酶活性进行了测定,表明rBsGPx7在35℃和pH 8条件下酶活性最高。综上提示,BsGPx7与BsGPx8参与了机体对抗镉离子诱导的氧化应激的过程,可能在抗氧化防御中起一定作用。     

原子吸收分光光度法测定废水中的镉

镉（Cd）不是人体的必需元素,Cd的毒性很大在人体主要积蓄在肾脏,引起泌尿系统的功能变化引发多种疾病。当水中Cd质量浓度为0．1mg／L时,可轻度抑制地表水的自净作用。用Cd质量浓度为0．04mg／L的污水进行农田灌溉时,土壤和稻米明显受到污染。Cd的主要污染源有电镀、采矿、冶炼、染料、电池及其它工业等排放的废水,这些废水排放到水体中引起水质污染。因此,对水中有害重金属元素进行检测就显得很重要。     

镉诱导长江华溪蟹(Sinopotamon yangtsekiense)心肌细胞凋亡的研究

采用急性毒性实验方法,研究了不同浓度氯化镉(0、7.25、14.50、29.00、58.00和116.00mg/L)处理不同时间(1d、3d、5d和7d)对长江华溪蟹心肌细胞凋亡的影响。结果表明,低浓度组及染毒时间较短时镉对心肌的影响不明显,但随着染毒浓度的增加和时间的延长,心肌出现空泡变性、玻璃样变性、炎细胞浸润等病理现象,在染毒7d虽然观察到疑似的凋亡细胞,但凋亡率较低;荧光显微镜未观察到心肌细胞典型的凋亡细胞核形态学变化;琼脂糖凝胶电泳图谱未出现凋亡细胞所特有的梯状条带;流式细胞术检测结果显示镉处理组细胞凋亡率增加,但与对照组相比,无统计学意义(P>0.05);Caspase-3活性也没有显著性变化(P>0.05)。因此,在本实验所选取的浓度和时间范围内,镉未诱导长江华溪蟹心肌细胞发生细胞凋亡,这与本课题组前期研究中观察到的肝胰腺、精巢组织在染毒2d、7d发生细胞凋亡的情况明显不同,这可能与心脏组织的特殊性、不同组织对镉的积累量不同有关。     

岩溶区典型石灰土Cd形态指示意义及风险评价——以桂林毛村为例

为了了解岩溶区石灰土中重金属Cd形态分配特征及富集情况,在桂林毛村采集了3种处于不同发育阶段的黑色、棕色和红色石灰土进行研究。通过原子光谱仪测试了Cd质量分数,运用改进的Tessier分析法测定了3种石灰土中Cd的可交换态(EXC)、碳酸盐结合态(CAB)、铁锰氧化物结合态(OXI)、有机结合态(ORG)、残渣态(RES)5种形态,并对其指示意义及风险进行了分析与评价,结果表明,3种石灰土中Cd质量分数从大到小依次为早期黑色石灰土、中期棕色石灰土、晚期红色石灰土。形态测试结果表明:黑色石灰土和棕色石灰土中Cd形态以铁锰氧化态和残渣态为主,占土壤Cd质量分数的63%以上,且5种形态质量分数从大到小顺序均为铁锰氧化态、残渣态、可交换态、碳酸盐结合态、有机结合态;红色石灰土Cd形态以残渣态为主,占土壤Cd质量分数的76%,形态分配特征从大到小为残渣态、铁锰氧化态、可交换态、碳酸盐结合态、有机结合态。Cd稳定度和富集程度评价结果表明:在黑色石灰土、棕色石灰土和红色石灰土中Cd稳定度逐渐减小,环境二次释放风险逐渐降低;富集程度从大到小依次为黑色石灰土、棕色石灰土、红色石灰土,其中Cd在黑色石灰土中呈显著富集状态,在棕色石灰土中呈中度富集状态,在红色石灰土中呈轻微富集状态。潜在生态风险评价和健康风险评价结果表明,由早期黑色石灰土到中期棕色石灰土和晚期红色石灰土,土壤中Cd的生态风险和健康风险均逐渐降低。研究结果可为岩溶区土壤重金属Cd污染修复与治理提供基础数据。     

基于生态安全的我国土壤镉环境基准研究

土壤镉(Cd)污染的生态安全问题不容忽视,我国目前尚缺乏基于生态风险的土壤Cd环境基准。本研究通过调研国内外关于土壤Cd的生态毒性研究,收集并筛选基于我国土壤的Cd毒性效应数据,采用物种敏感性分布法并结合Cd的生态毒性预测模型,推导不同用地方式下的土壤全量和EDTA提取态Cd生态安全环境基准。共收集与筛选出包含13个物种或生态过程的126个土壤Cd生态毒性数据,其中陆生植物毒性数据60个(6个物种)、无脊椎动物毒性数据39个(3个物种)、生态过程毒性数据27个(4种指标)。土壤Cd生态毒性预测模型研究结果表明,土壤pH是影响Cd生态毒性的最重要因子。自然保护地和农业用地、公园用地、住宅用地、商服及工业用地不同土壤pH值范围的土壤全量Cd生态安全基准分别为1.91～5.25、3.94～11.1、7.59～22.0和10.5～30.8 mg·kg^-1,基于EDTA提取态Cd的生态安全基准分别为1.13～3.12、2.34～6.62、4.51～13.1和6.24～18.4 mg·kg^-1。研究结果可为我国土壤污染风险管控标准的制修订提供依据。     

我国近海镉的水质基准及生态风险研究

以镉为研究对象,在分析我国海水水生生物区系特征的基础上,筛选了栖息我国境内的海水水生生物物种的毒性数据,采用基于物种敏感度分布(SSD)模型不同拟合曲线(log-logistic、log-normal、 Gumbel、Weibull和Burr Ⅲ)的方法分别推导了保护水生生物的海水水质急性基准值和慢性基准值,并分析了引入淡水数据推导海水水质基准的可行性;同时,结合我国海水中镉的分布特征,对海水中镉的生态风险了初步评价。结果表明:Burr Ⅲ对各组数据拟合的效果最佳;引入淡水数据可能会对海水生物造成"过保护"风险;基于Burr Ⅲ对海水数据所推导的急性和慢性基准推荐值分别为63.0 μg/L和8.0 μg/L;将我国近岸水体中镉的浓度与基准值比较显示,我国近岸水体中镉对水生生物的潜在风险较低。研究结果有望为我国水质基准研究及标准制定提供参考。     

巢湖沉积物镉等重金属地球化学分布、赋存特征及危害性研究

对巢湖表层沉积物中8种重金属元素的分布特征和生态风险进行了研究和评价。结果表明：沉积物中Hg、Cd含量总体高于背景值,其中西部沉积物中重金属含量明显高于中东部湖区,并表现出多元素复合污染特征;Hakanson潜在生态危害指数表明巢湖沉积物重金属生态危害变化于轻微-强危害程度,以西北部湖区最为严重,Hg和Cd是主要影响因子,其它元素生态危害性较小;沉积物中As、cd、Hg、Pb元素主要以残渣态（非有效态）形式存在,但沉积物中腐殖酸态的As和Hg、铁锰氧化态的Pb、离子态的Cd占总量比例较高,其中又以Cd易利用态比例最高,生物有效性最强,具有较高的生态危害风险。     

镉在蒙脱石等粘土矿物上的吸附行为研究

研究了土壤中主要硅酸盐粘土矿物蒙脱石、伊利石、高岭石、海泡石对重金属镉的吸附行为.结果表明:硅酸盐粘土矿物吸附镉受酸度和离子强度的影响;吸附反应是快反应,能很好地符合Lagergren二级吸附速度方程;优化条件下的高岭石对镉吸附很弱,蒙脱石、伊利石、海泡石对镉的实验饱和吸附容量分别为2.88、1.08、2.82 mg/g,蒙脱石吸附镉更适合Freundlich拟合,伊利石、海泡石对镉的吸附结果更适合Langmuir拟合;相关性分析表明,硅酸盐粘土矿物对镉的饱和吸附容量大小与其理化性质有关,其中矿物中氧化锰含量高低与其对镉饱和吸附容量大小的相关性达到极显著水平.     

凹凸棒石-双交联水凝胶微球钝化修复镉污染土壤研究

为研究凹凸棒石-双交联水凝胶微球(SA/PVA/ATP)对镉污染土壤钝化修复的效果,将SA/PVA/ATP添加到镉浓度为3.72 mg/kg的土壤中进行淹水培育,采用模拟酸雨、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)和三乙醇胺(TEA)混合提取剂(DTPA提取剂)提取土壤有效态镉;采用欧共体标准局顺序提取方法(BCR)提取土壤中不同形态镉;讨论了SA/PVA/ATP添加量、土壤有效态镉和各形态镉的相关性;计算了钝化容量、修复效率和重金属风险评价指数,探究了SA/PVA/ATP对土壤镉的钝化机理。结果显示,随着SA/PVA/ATP的增加,DTPA提取剂和酸雨提取的有效态镉含量分别从1.72 mg/kg和0.024 mg/kg下降到0.66 mg/kg和0.004 4 mg/kg;土壤中的弱酸可提取态镉和可还原态镉含量分别从1.40 mg/kg和0.81 mg/kg下降到1.01 mg/kg和0.41 mg/kg,而可氧化态镉和残渣态镉含量分别从0.86 mg/kg和0.63 mg/kg增加到0.95 mg/kg和1.27 mg/kg。材料添加量与土壤中有效态镉、弱酸提取态镉和可还原态镉含量呈极显著负...