膜虫彗星实验在环境水质检测中的应用

2014-04-18 10:08:32 来源: 浏览:

    四膜虫是一种真核单细胞原生动物,由于其生长迅速,生活周期短,取材容易,培养方法简单,目前已作为标准检测生物被广泛应用于毒性检测、细胞凋亡和水质检测中。彗星实验(cometassay),又称单细胞凝胶电泳(singlecellgelelectrophoresis,SCGE)是由Ostling等u在1984年提出,后经Singh等进一步完善的一种快速、敏感、经济的检测单个细胞DNA损伤的技术。目前,该技术已被广泛应用于放射生物学、遗传毒理学、DNA损伤与修复的检测、细胞凋亡机制的研究等诸多领域,并得到不断的发展。其基本原理是细胞经裂解液破坏细胞膜,溶解蛋白质、RNA等成分,暴露DNA;然后在碱性条件下,DNA解螺旋,DNA的断链被释放,在电场的作用下,断链移向正极,从而形成彗星状影像。故在理论上彗星实验可用于真核细胞DNA损伤情况的分析。

 

    研究在摸索电泳条件时发现,在25V,300mA的电泳条件下,5min、10min、15min和20min后取出的未染毒细胞的胶片上均可见非常明显的彗星状图像,且彗尾长度无显著差异。随后实验中降低电压和电流,在15V,180mA条件下进行电泳取得了成功。另外,在LahB研究组的四膜虫彗星实验中,采用了25V,300mA的电泳条件,但时间缩短为3min,也取得了成功。由此可见,电泳时间与电泳电压之间存在着一定的关系,降低电泳电压与缩短电泳时间起到了异曲同工的效果。

 

单细胞真核生物的应用优势

    

    许多单细胞生物都是最简单的真核生物,它们可以作为高等真核生物的模型细胞用于DNA损伤和修复的研究。这对于反映环境中致突变因子对DNA损伤与修复机制的影响有重要意义。单细胞真核生物具有以下优势:


    (1)单细胞生物来源广泛,生长迅速,易于处理和培养,许多单细胞生物可不经处理直接进行彗星实验;


    (2)单细胞生物对致DNA损伤因素较为敏感,较其它细月i更适用于细胞毒性、基因毒性等方面的研究;


    (3)彗星实验用于单细胞生物DNA损伤与修复的研究较其它传统方法更灵敏、快速、经济,直接;


    (4)真核单细胞生物的基本生长过程在分子机理上与高等生物是相似的,如转录、翻译、复制、修复等,而且很多单细胞生物细胞可作为高等生物的模型细胞,如具叶绿素的眼虫可作为植物的模型细胞,不具叶绿素的眼虫则可作为动物的模型细胞闭。目前,多种单细胞真核微生物,如莱因哈德衣藻(Chlamydomonasreinhardtii),大肠杆菌(E.coli),酵母菌(yeast)Iol等,已被成功地应用于彗星实验检测中。

 

水质检测方法及水污染状况

 

    传统的水质检测是通过物理化学的方法来评估水质状况。本实验中成功地将四膜虫作为简单的模型细胞,与检测DNA损伤与修复极敏感的彗星实验结合起来,从细胞水平揭示水质污染情况。研究发现,东湖水和长江水对细胞DNA损伤作用不大,印染厂污水对四膜虫DNA有严重损伤作用,提示该污水不经处理即排入河道或湖泊可导致水体污染,有害于水生生物的生存和繁殖,会对已有的生态环境造成破坏。

   

    目前,多种单细胞真核微生物,如莱因哈德衣藻(Chlamydomonasreinhardtii),大肠杆菌(E.coli),酵母菌(yeast)Iol等,已被成功地应用于彗星实验检测中。以前的彗星实验多用于动物或植物单个细胞DNA损伤和修复的研究。虽然它们也可以在一定程度上反映致DNA损伤因子对单细胞生物的影响,但是这种反映是间接的、不完整的。只有将彗星实验直接用于单细胞生物DNA损伤和修复的研究,才能全面直接的反映这种影响。四膜虫彗星实验的成功,为这一设想提供了现实依据。有研究表明,单细胞生物彗星实验可能比植物和动物的彗星实验更为敏感。四膜虫属于单细胞生物的一种,由于单细胞生物对致DNA损伤因子较为敏感,所以单细胞生物的彗星实验也可用于基因毒性、生态学、遗传毒理学、DNA损伤与修复的检测。该方法可作为一种更为灵敏的生物监测法方法,运用于药物评估、环境监测,水污染物毒理学评价等。这一方法在环境监测中的运用,将对环境保护、农业、食品工业等诸方面产生一定的作用。

 



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