环境生物学课程综述论文 污染物生物效应检测

污染物生物效应检测微核试验研究实例综述

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微核试验

微核(micronucleus，简称MCN)，是真核生物细胞中的一种异常结构，是染色体畸变在间期细胞中的一种表现形式。一般认为，微核是由有丝分裂后期丧失着丝粒的染色体片断产生的。在细胞有丝分裂时，受到有害理化因子的损伤，染色体发生断裂，在下一次分裂后期，丧失着丝粒的染色体片断行动滞后，不能进入子细胞的主核，形成滞留在核外的微小染色质块，即微核。

微核的形成是细胞受遗传毒物作用后的一种遗传学终点，以观察细胞中微核的形成来检测遗传毒物，称为微核试验。微核试验是以动植物为材料，利用细胞生物学方法观察其出现的微核率(micronucleus frequency,MNF)来表示材料受遗传损伤程度的一种检测遗传毒物的方法。

微核试验研究

1、应用微核试验和单细胞凝胶电泳技术来检测农药对青蛙蝌蚪及成体的遗传毒性

微核试验和单细胞凝胶电泳试验技术- 彗星试验( Comet assay) 在检测化学物质的遗传毒性方面具有诸多优点, 广泛地应用于遗传毒理学研究。陈军建等建立了规范化的青蛙蝌蚪红细胞微核试验,而有关青蛙体细胞彗星试验目前国内尚未见报。本文在研究了它们对蝌蚪红细胞微核率影响的基础上, 并尝试建立青蛙红细胞的彗星试验, 来研究它们对青蛙成体DNA 损伤情况, 为评价这两种新型杀虫剂对农田生态系统的影响及其合理安全使用提供科学的依据。在微核试验中细胞要经过两个细胞周期, 有损伤DNA 等的修复过程, 而且只有在DNA 双链完全断裂的情况下,不能完全修复的染色体断裂片才形成微核。

2、蚕豆根尖微核试验在环境致突变物检测中的应用

蚕豆根尖微核试验在对水体污染物、空气污染物、农药、重金属、化妆品、工业化学品等的致突变性检测方面,得到了较广泛的应用,为环境污染的治理和行政管理部门的决策、立法提供了有益的参考.主要体现在以下几个方面:

（1）检测水体的致突变性蚕豆根尖微核试验主要应用于检测水体的致突变性.陈光荣等在国内首次进行了利用蚕豆根尖微核试验直接检测淡水湖泊水质污染的研究,结果表明:不同采样点水样处理的蚕豆根尖细胞产生的微核率差异显著,这不仅说明了各采样点污染程度不同,也说明了利用蚕豆根尖细胞微核技术监测淡水湖泊的污染,其结果是十分灵敏可靠的.在此研究的基础上引污染指数(PI值)的概念,根据测试水样微核率与阴性对照微核率的比率,确定污染指数,再根据污染指数的大小来划分水质污染的程度,把微核率与污染程度联系起来.王英彦等的研究进一步指出:蚕豆根尖细胞微核指标对河系水体污染的动态变化和污水处理工程技术的效率,具有较好的指示作用,与有机综合指标的关系是各有特定的指示功能,互相参照评估更有环境学意义.在自然水体监测方面开展了较多的研究,李雅轩等的研究结果表明污染指数与相对有丝分裂指数具有明显的负相关性,因此,以微核为指标分析水体的污染状况,应该结合相对有丝分裂指数进行综合分析,以得出准确的结论.蚕豆根尖微核试验还可用于排污口废水的致突变性筛选和指示污水处理效果.另外,该法还可用于饮用水、磁处理水等致突变性的检测。

（2）监测空气污染物的致突变性王光学等利用蚕豆根尖微核技术对木质人造板材释放气体的遗传毒24 mg/m3和3.71 mg/m3两个水平上,蚕豆根尖细胞微核率与甲醛气体的浓度有良好的正相关,甲醛气体可以通过液相的吸收产生高浓度的蓄积,从而导致浸泡其中的根尖

细胞发生DNA损伤.仪慧兰、孟紫强对太原地区SO2污染诱发的蚕豆根尖细胞微核进行检测,并用SO2熏气试验,研究其对蚕豆的遗传毒理效应.结果表明:一定浓度范围内(0.108-14.00 mg/m3),蚕豆根尖微核细胞数与SO2浓度间呈正相关,用蚕豆根尖细胞研究的结果与动物细胞实验结果相似,说明SO2诱发蚕豆根尖细胞遗传损伤能够反映同等条件下动物细胞的损伤情况,SO2诱发遗传物质损伤在动物细胞和植物细胞中具有一致性,应用蚕豆根尖细胞微核试验可对大气SO2污染进行生物监测.

（3）检测重金属的致突变性段昌群等研究了重金属Pb2+、Cd2+、Hg2+、Zn2+、Mn2+对蚕豆根尖细胞微核率的影响,发现这几种重金属对蚕豆根尖细胞遗传学毒性顺序为Hg2+>Cd2+>Pb2+>Zn2+>Mn2+.毛学文利用蚕豆根尖细胞微核试验检测汞的诱变效应,结果表明:一定浓度范围内(25~100 mg/L),蚕豆根尖的微核率随着汞浓度的升高而增加,汞溶液浓度与微核率之间呈明显的剂量效应关系。辛晓芸等研究了醋酸铅诱发蚕豆根尖细胞微核的效应,结果表明:醋酸铅溶液可诱发蚕豆根尖细胞微核率显著升高,且高浓度短时间作用和低浓度长时间作用具有等效性,对植物具有遗传损伤效应,说明利用蚕豆根尖细胞微核技术检测环境铅污染是可行的。

（4）检测其它的环境致突变物叶亚新应用蚕豆根尖微核技术对家用化学品(洗洁精、洗发水、洗面奶)进行诱变性试验,发现3种家用化学品均能诱发蚕豆根尖细胞微核率增高,显示3种家用化学品均具有一定程度的诱变活性.唐庆国等应用蚕豆根尖微核技术检测了11种化妆品的致突变性,结果显示其中5种化妆品的蚕豆根尖微核率明显高于对照组。因此蚕豆根尖微核技术作为一种快速、有效地检测化妆品致突变性的方法,值得推广。

3、蚯蚓血细胞微核试验对汞·镉遗传毒性的研究

蚯蚓作为土壤生态系统中许多动物的食物来源，在食物链中起着污染物传递作用。重金属可以在其体内蓄积，从而给环境带来遗传隐患。国际上公认微核法是致癌危险性及其他遗传危害的短期测试的有效方法，主要用于遗传毒理学细胞水平的检测，检测对象也多集中在脊椎动物和植物。有关重金属污染对无脊椎动物细胞微核的影响研究则较为少见。

目前汞、镉污染物对于生物危害的检测主要集中在生物外观的变化或内部酶活性的变化研究，有关蚯蚓在污染土壤中遗传毒理危害的相关研究未见报道。因此，笔者运用滤纸试验法初步探讨了汞、镉单一污染对蚯蝴血细胞微核的影响，以期为土壤或水中重金属污染提供一种新的生物学检测方法。

Hg单一污染对蚯蚓血细胞微核的影响结果表明，在一定的浓度范围内，Hg对蚯蚓微核的产生具有明显的影响，并且随浓度的增加而增加，当用高浓度的处理后微核率开始下降。同时可以发现浓度过高处理后微核率甚至低于对照组，说明太高的Hg处理可能会干扰微核的产生。Cd单一污染对蚯蚓血细胞微核的影响表明Cd单一污染达到一定浓度时亦对蚯蚓血细胞的微核产生明显的影响。

微核率随处理浓度的增加先上升后下降，但上升速率比下降慢。由于单一污染在毒物浓度达到一定程度以后，蚯蚓血细胞中的微核率均随着浓度的增加而呈下降趋势。因此，若利用蚯蚓来检测环境污染物的致突变性．须在一个适当的毒物浓度范围内进行方可有效。

4、鱼血微核试验评价长江江苏段水污染遗传毒性

实验结果表明鱼吸收了水中致突变物质后，其外周血有核红细胞微核率会明显升高，可以用鱼的红细胞微核率指示水污染状况，评价水体致突变性污染。与未受污染的鱼对比，受污染鱼血红细胞的微核率显著增加，通过计算微核的数量，可快速监测环境污染的严重程度。鱼外周血红细胞微核试验作为一种生物监测手段，在检测污染水体中各种污染物的“三致”作用时，检测其对生物的综合效应，与理化监测相比，能更直接、客观地反映出水体污染对环境安全和人体健康的影响与危害。

5、微核试验在水污染监测中的应用