两种地衣共生藻对铜和锌的耐受性及吸附特性研究

重金属污染生物修复中,藻类对重金属的吸附潜力引起诸多研究者的关注。为了探讨从地衣体分离培养的地衣共生藻对重金属Cu~(2+)、Zn~(2+)吸附特性及其耐受性的差异,以2种地衣共生藻为研究材料,采用Evan’s blue染色法、BCO和双硫腙分光光度法测定地衣共生藻细胞活率,培养液及藻体内的Cu~(2+)、Zn~(2+)含量。结果显示:不同浓度Cu~(2+)、Zn~(2+)胁迫下,2种地衣共生藻的细胞活力及重金属吸附特性有所差异,对Cu~(2+)胁迫的耐受性及吸附性为:P.EB;Zn~(2+)胁迫下,培养至9d时耐受为:P.E B,随着培养时间的延长P.E的细胞活力急剧下降并低于B,但吸附率还是处于P.E B;并且2种地衣共生藻对Zn~(2+)胁迫的耐性及吸附性明显高于Cu~(2+)。研究发现,来自菌藻共生的特殊生物-地卷属地衣的两种藻类比一些自由生长的藻类对铜和锌胁迫具有较高的耐受性及吸附性。     

三种地卷响应Cu~(2+)胁迫的差异分析

基于谷胱甘肽(Glutathione,GSH)含量变化和铜吸附性分析地卷、平盘软地卷和犬地卷响应Cu~(2+)胁迫的差异,以了解谷胱甘肽在低等生物地衣抗重金属胁迫中的作用。分光光度法和火焰原子吸收方法分别测定地衣体的GSH与细胞内、外的铜含量。结果显示,低浓度Cu~(2+)胁迫下,3种地卷GSH均呈上升趋势,4 mmol/L时达最高;5-8 mmol/L时,地卷和犬地卷的GSH逐步下降较明显,但仍显著高于对照组,而平盘软地卷GSH在3-5 mmol/L Cu~(2+)范围差异不显著,Cu~(2+)5 mmol/L时才出现较明显的下降(P0.05)。4 mmol/L Cu~(2+)处理时间不同时,犬地卷的GSH变化与处理时间正相关,而地卷和平盘软地卷的GSH出现波动式变化(6 h增加,12 h下降,18-24 h上升)。3种地卷胞外铜与Cu~(2+)浓度和处理时间呈正相关并显著高于胞内铜(P0.01),而胞内富集的铜与地衣GSH变化相对应呈高-低-高的变化趋势。菌藻共生的特殊生物-地卷类似于高等植物可诱导合成GSH缓解胁迫产生的伤害,3种地卷的铜耐受性差异与其铜吸附性和GSH合成能力密切相关。     

微尼海双眉藻对重金属短期胁迫的生理及形态响应

为了探讨底栖硅藻微尼海双眉藻[Halamphora veneta(Kützing)Levkov]对重金属胁迫的响应机制,该研究分析了不同浓度的4种重金属Cu~(2+)、Hg~(2+)、Cd~(2+)和Pb~(2+)对微尼海双眉藻处理96h后,其细胞密度、叶绿素a含量、丙二醛含量以及形态结构的变化。结果显示:(1)低浓度的重金属处理会促进微尼海双眉藻的生长,而高浓度的重金属胁迫会抑制微尼海双眉藻的生长。(2)微尼海双眉藻叶绿素a对较低浓度的Cu~(2+)、Hg~(2+)、Cd~(2+)和Pb~(2+)胁迫均比较敏感,表明叶绿素a含量可以成为硅藻反映重金属含量的有效指标。(3)低浓度的重金属胁迫对微尼海双眉藻的丙二醛含量影响不明显,而高浓度的重金属胁迫会促进微尼海双眉藻的丙二醛含量显著升高。(4)Cu~(2+)、Cd~(2+)和Pb~(2+)胁迫不会引起微尼海双眉藻的明显细胞形变,而低浓度Hg~(2+)胁迫就会使微尼海双眉藻出现细胞膨大及畸形等变化。研究表明,微尼海双眉藻对于重金属胁迫具有某种耐受机制,其叶绿素a含量以及形态变化可以作为水体重金属污染的监测指标。     

Cu2+-Aβ 复合物与Aβ 单体诱导神经元 H2O2 释放作用的比较研究

目的:比较不同摩尔比Cu~(2+)-Aβ复合物与Aβ单体诱导神经元H_2O_2释放作用的差异。方法:制备不同摩尔比(0.1-5)的Cu~(2+)-Aβ复合物,通过检测硫磺素T(Thioflavin T,Th T)荧光强度考察Cu~(2+)对Aβ纤丝形成的影响。利用原代培养的大鼠海马神经元细胞,分别以不同摩尔比Cu~(2+)-Aβ复合物,不同浓度Cu~(2+)-Aβ复合物(摩尔比为1),以及Aβ单体和Cu~(2+)处理细胞,检测培养上清中的H_2O_2含量;分离线粒体,分别检测不同浓度Cu~(2+)-Aβ复合物(摩尔比为1),以及Aβ单体和Cu~(2+)处理后H_2O_2的释放;观察不同摩尔比Cu~(2+)-Aβ复合物,不同浓度Cu~(2+)-Aβ复合物(摩尔比为1),以及Aβ单体和Cu~(2+)对神经元细胞活力的影响。结果:(1)Th T荧光试验结果表明,Cu~(2+)与Aβ(10μM)摩尔比为1~5范围内可明显抑制Aβ纤丝形成。(2)Cu~(2+)-Aβ复合物(摩尔比为1~5;Aβ浓度为10μM)以及摩尔比为1的Cu~(2+)-Aβ复合物(Aβ浓度分别为5,10μM)可显著诱导神经元释放H_2O_2;另外,摩尔比为1时,Cu~(2+)-Aβ复合物还可诱导神经元线粒体内H_2O_2释放;上述作用均强于Aβ单体或Cu~(2+)。(3)Cu~(2+)-Aβ复合物(摩尔比为1~5)可显著降低神经元细胞活力,该作用强于Aβ单体或Cu~(2+)。结论:与Aβ单体相比,Cu~(2+)-Aβ复合物诱发神经元细胞及其线粒体释放H_2O_2作用更强,并诱发更为明显的神经元毒性。提示Cu~(2+)与Aβ之间的配位结合可能增强其引发活性氧释放以及神经元毒性反应;Cu~(2+)-Aβ复合物引发的活性氧可能主要来自线粒体。     

重金属铜、锌、镉复合胁迫对麻疯树幼苗生理生化的影响

该研究以Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)单一胁迫为对照,探讨不同浓度的Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)复合胁迫对麻疯树幼苗生理生化指标的影响。结果表明:随着Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)浓度的增加,麻疯树幼苗叶片中的蛋白质(Pro)、丙二醛(MDA)含量均逐渐增加,其叶片叶绿素含量随着Zn~(2+)胁迫浓度的增加呈现出先降后升的趋势,在中等浓度(100 mg·L-1)的Zn~(2+)胁迫时含量最低、随着Cu~(2+)胁迫浓度的增加叶绿素含量先升高后降低,在Cu~(2+)浓度为200 mg·L-1时含量最高,达到1 200 mg·g-1FW; Cd~(2+)胁迫对叶绿素含量和根系活力无明显影响。根系活力在Zn~(2+)浓度为100 mg·L~(-1)时最强,随着Cu~(2+)浓度的增加而减弱。低浓度的Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)对过氧化物酶活性和可溶性糖含量都具有促进作用。Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)复合胁迫时对可溶性蛋白、叶绿素和丙二醛含量均无明显影响,随着复合胁迫时浓度的增加,可溶性糖含量和根系活力先增后减。这表明麻疯树对三种重金属的胁迫具有一定的抗性,过高浓度的胁迫会影响麻疯树幼苗生理生化的一些指标,但是麻疯树可以通过自身的防御系统使伤害降到最小。此外,重金属复合胁迫可以在一定程度上减轻单一胁迫对麻疯树幼苗造成的毒害作用。     

活体微藻吸附水体中Cd2+的性能特征

【目的】藻类对重金属吸附和吸收是重金属进入食物链的重要渠道之一。研究活体微藻对水体中Cd~(2+)的吸附性能和吸附机理,旨在为Cd~(2+)等重金属离子进入水体后的去向及去除提供理论依据。【方法】选取地表水普遍存在的4种微藻:钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)、铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)和小球衣藻(Chlamydomonas microsphaera)作为试验材料,通过室内模拟实验,利用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)3种等温吸附模型,研究4种活体微藻对Cd~(2+)的吸附规律及吸附参数。【结果】4种微藻对水体Cd~(2+)吸附均可以用Langmuir、Freundlich和D-R模型描述,其中用Langmuir模型拟合钝顶螺旋藻、Freundlich模型拟合小球衣藻、D-R模型拟合铜绿微囊藻和四尾栅藻的吸附效果最佳。四尾栅藻对Cd~(2+)的吸附量最高,而钝顶螺旋藻对Cd~(2+)的吸附量最低,但与Cd~(2+)的亲和力最强,4种微藻吸附Cd~(2+)主要是以离子代换为主的化学吸附。【结论】微藻对Cd~(2+)均有较强的吸附能力,会引起以微藻为食的水生动物Cd~(2+)富集;微藻也是去除水体Cd~(2+)的潜在吸附剂原料。     

抗锌细菌ZS2的分离鉴定及抗金属特性研究

筛选可有效降解矿区土壤重金属的抗性细菌,在土壤环境的生物修复中应用前景广阔。从陕西商洛铅锌矿重金属污染土壤中筛选获得一株对重金属锌有高抗性的菌株,命名为ZS2。通过形态特征、生理生化特性及16S r RNA序列分析,初步鉴定该菌为不解糖假苍白杆菌(Pseudochrobactrum asaccharolyticum)。研究其抗重金属及重金属吸附特性,结果表明:ZS2对Zn~(2+)具有较高抗性,最大耐受浓度20 mmol/L,且对多种重金属(Pb~(2+)、Cu~(2+)、Cr6+和Cd~(2+))也具有耐受性;对低浓度Zn~(2+)去除效果最佳,Zn~(2+)浓度为2.0 mmol/L时吸附率高达55.25%;同时对高浓度Zn~(2+)仍具有去除作用。不解糖假苍白杆菌ZS2是鲜有的抗重金属假苍白杆菌属细菌,具有优良的修复土壤重金属污染应用价值。     

Cd~(2+)胁迫对小桐子幼苗叶片抗氧化系统的影响

以小桐子幼苗为材料,设置不同浓度CdCl_2处理,测定Cd~(2+)胁迫对小桐子幼苗叶片中可溶性蛋白、丙二醛(MDA)含量,以及5种抗氧化酶活性和2种抗氧化剂含量的变化,探讨镉胁迫对小桐子幼苗抗氧化系统的影响。结果表明:(1)Cd~(2+)胁迫导致小桐子幼苗叶片中可溶性蛋白含量降低、MDA含量增加;(2)随着镉胁迫时间的延长,幼苗叶片中愈创木酚过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸专一性过氧化酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)等抗氧化酶活性表现出先升高然后降低的变化趋势;(3)幼苗叶片中还原型抗坏血酸(ASA)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量随着胁迫时间延长而降低,但其中氧化型抗坏血酸(DHA)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量则升高。研究表明,镉胁迫初期能诱导小桐子幼苗抗氧化系统活性显著增强,提高其抗氧化能力,但随着胁迫时间的延长,致使其抗氧化酶的活性和抗氧物质含量下降,植株遭受明显氧化胁迫,幼苗生长受到镉的严重毒害。     

TUNEL法检测Cu~(2+)胁迫诱导的中国树花共生藻细胞的死亡

为了探讨铜离子胁迫对中国树花共生藻细胞毒害作用的机制及细胞死亡的原因,通过徒手切片,采用两种TUNEL检测法(Promega和Roche试剂盒)对2mmol/L和4mmol/L Cu~(2+)胁迫24h的中国树花地衣体共生藻细胞凋亡情况进行观察。结果表明:(1)伊文思蓝染色法检测结果显示,中国树花共生藻细胞活力在2和4mmol/L Cu~(2+)胁迫下显著降低,其细胞的死亡率随着Cu~(2+)浓度的提高和处理时间的延长而明显增加;(2)在2和4mmol/L Cu~(2+)胁迫条件下,中国树花共生藻细胞的TUNEL阳性细胞率在Promega试剂盒中检测结果分别为50.30%和31.21%,而在Roche试剂盒中共生藻细胞TUNEL阳性标记核分别为53.17%和36.88%,两种TUNEL检测法结果类似。(3)与伊文思蓝染色法检测的Cu~(2+)胁迫中国树花共生藻细胞活力相比,发现较低浓度的Cu~(2+)(2mmol/L)胁迫对地衣共生藻细胞的毒害作用可诱导启动细胞凋亡程序,而较高浓度的Cu~(2+)(4mmol/L)胁迫对地衣共生藻产生较严重的毒害则导致大部分细胞的坏死,只有极少数细胞出现细胞凋亡。(4)两种试剂盒均可用于较低浓度Cu~(2+)胁迫引起的地衣体共生藻细胞凋亡的检测;直接将徒手切片材料用于TUNEL细胞凋亡原位检测中也得到了较理想的结果,避免了制备石蜡切片的繁琐步骤,缩短实验时间,简化了实验流程。     

重金属Zn2+胁迫下麦长管蚜的取食行为

为了探索重金属锌长期胁迫对麦长管蚜(Sitobion avenae)取食行为的变化影响,在模拟自然的实验室条件下,用不同浓度Zn~(2+)溶液浇灌土壤,通过土壤-小麦-蚜虫体系连续处理麦长管蚜15代,用EPG(刺探电位技术)对第1、5、10、15代成蚜的取食行为进行了监测。结果表明,第1代和第5代时,200 mg/kg的Zn~(2+)处理后np波和C波的总持续时间和数量显著低于对照,800mg/kg的Zn~(2+)使其显著增加。到第15代,高剂量的Zn~(2+)处理后np波和C波的总持续时间和数量均显著高于对照。涉及分泌唾液的E1波持续时间及涉及被动取食营养的E2波出现次数并未受到低剂量Zn~(2+)的显著影响,但高剂量的Zn~(2+)处理后单独E1波、伴随稳定E2的E1波总持续时间及E2波的数量均显著降低。麦长管蚜的取食行为会受到重金属锌的影响并且会在高剂量Zn~(2+)的胁迫条件下产生积累效应,而低剂量的Zn~(2+)则促进麦长管蚜对小麦的取食行为。针对重金属而言,此效应发生改变的关键浓度为400 mg/kg,蚜虫取食行为发生改变的关键世代为第5代和第10代。