[发明专利]一种用于甄别和评价复杂成分工业废水遗传毒性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于甄别和评价复杂成分工业废水遗传毒性的方法，具体地说是一种基于复杂成分工业废水诱导蚕豆根尖细胞真实DNA损伤水平的Hormesis剂量-效应评价该污染介质遗传毒性的技术。

背景技术

近年来，随着工业的飞速发展，工业废水不断产生，其污染成分也日趋复杂。由于化学分析方法不可能分析出复杂污染介质中的所有污染成分，更不能对复合污染物长期暴露诱导的潜在的生物毒性进行准确预测和评估。近年来，环境科学与生态毒理学工作者已经着手从污染物的形态、生物有效性和生态毒性之间的关系开展环境污染的监测与评价。人们进一步认识到，传统的毒理学方法（致死率、生长率和生物量等）已经不能敏感地反应污染物的生态毒性，而分子生态毒理学诊断技术不仅能够综合反映污染物的整体毒理学效应，而且能够发挥早期预警作用，已成为国际生态环境安全领域的研究和应用的热点之一（Tarazona et al.,2000；孙铁珩等,2002；Wang et al.,2010a,b）。

大量研究结果表明，污染物均能够诱导植物体的遗传毒性（Zaka et al.,2002;Wang et al.,2012）。因此，通过检测植物体暴露后的遗传损伤即可揭示单一或复合污染介质潜在的遗传毒性效应。美国环境保护局（US-EPA）已经证实植物遗传毒性分析是环境污染监测的有效手段之一（Yi and Meng,2002；Zaka et al.,2002）。单细胞凝胶电泳(single cell gel electrophoresis,SCGE)是近30年来发展起来的一种可用于检测单个细胞DNA链断裂和损伤的新技术，与传统的DNA损伤检测方法(贺福初和夏寿萱,1986)比较,具有简便、快速、灵敏、样品量少和无需放射性标记等优点，已广泛应用于研究和评价污染物对人、动物和植物细胞的遗传毒性（Chatterjee et al.，2000；Barker and Weinfeld，2005；Roldán-Arjona et al.，2009）。然而，进一步研究发现，当污染物增加到一定浓度后，细胞核内的DNA断片与蛋白质发生了交联作用，阻碍了电泳过程中DNA断片向阳极的迁移，导致彗尾缩短（Merk et al.,2000;Barker andWeinfeld,2005;Kuykendall et al.,2006;Wang et al.,2012），从而掩蔽了污染物的真实毒性，因而导致对实际污染水平的错误评价。近年来，虽然SCGE技术已应用于诊断污染物诱导植物细胞的DNA损伤水平，而如何将植物细胞DNA-蛋白质交联的SCGE技术应用于监测和评价工业废水等复杂污染介质生物毒性的研究却鲜见报道。

大量研究结果表明，污染物诱导的生物效应既非传统的线性阈值模型,也非线性非阈值模型，而是“U”或“J”型剂量-效应曲线（Calabrese and Baldwin,2003,2008;Wang et al.,2010a,b）。这就是梯度浓度污染物可能诱导的Hormesis剂量效应曲线。传统的生物监测手段忽略了待测污染介质诱导生物体的Hormesis效应，只是凭借分析待测污染介质与对照组之间生物毒性的显著性变化来判断该污染物的毒性大小，往往导致错误的评价。因此，将植物细胞DNA-蛋白质交联的SCGE监测技术与Hormesis效应联合起来即可最大程度地揭示污染物，尤其是复杂污染介质诱导植物细胞DNA的真实的损伤水平，进而用于甄别和评价复杂成分工业废水遗传毒性的大小。因此，本发明的废水监测和评价方法具有重要的理论意义和应用指导价值。

发明内容

本发明所解决的技术问题是基于复杂成分工业废水诱导蚕豆根尖细胞实际DNA损伤水平的Hormesis效应和显著性分析来甄别和评价复杂成分工业废水遗传毒性的方法。运用这种方法可以规避常规生物监测手段和评价方法对复杂成分工业废水潜在生物毒性的错误判断。这种诊断方法是将蚕豆根尖暴露于梯度稀释后的待测工业废水溶液，抽真空促进蛋白酶K渗透根尖细胞核和降解DNA交联蛋白，应用单细胞凝胶电泳（简称SCGE）技术检测DNA断片，测量彗星尾长和尾矩，与对照组比较，分析其显著性变化。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于甄别和评价复杂成分工业废水遗传毒性的方法，是将发芽的蚕豆根尖悬浮于待监测的废水，切取根尖，置于蛋白酶K溶液，抽真空；分离细胞核，进行单细胞凝胶电泳，拍摄彗星细胞图片，测量彗星尾长和尾矩，进行显著性分析。

本发明的方法，首先是将待检测废水应用自来水进行梯度稀释，检测各梯度浓度废水对蚕豆根尖细胞核的DNA损伤水平。