重金属Cd2+和Cu2+胁迫下泥蚶消化酶活性的变化

为了探讨重金属Cd²⁺和Cu²⁺胁迫对泥蚶消化酶活性的影响,运用酶学分析的方法,按《渔业水质标准》（GB 11607）规定的Cd²⁺、Cu²⁺最高限量值的1、2、5、10倍设置重金属离子Cd²⁺、Cu²⁺浓度及其组合,研究了在重金属Cd²⁺、Cu²⁺胁迫下,30d内泥蚶3种消化酶活性的变化规律。结果表明：与空白对照组相比,在重金属Cd²⁺、Cu²⁺或其组合的胁迫下,较低浓度组泥蚶的淀粉酶活性实验前期增强（即被诱导）,实验后期减弱（即被抑制）,较高浓度组泥蚶的淀粉酶活性从实验一开始就减弱,并保持在较低水平,毒性比较,同一重金属高浓度 > 低浓度,不同重金属及其组合Cu²⁺ > （Cd²⁺+Cu²⁺）组合 > Cd²⁺;泥蚶脂肪酶的活性实验前期增强,实验后期转为微减弱或减弱,毒性比较,同一重金属高浓度 > 低浓度,不同重金属及其组合（Cd²⁺+Cu²⁺）组合 > Cu²⁺ > Cd²⁺;泥蚶胃蛋白酶的活性实验前期增强,且活性呈现升高-降低-再升高-再降低的变化,实验后期分别表现微增强、微减弱和减弱,毒性比较,同一重金属高浓度 > 低浓度,不同重金属及其组合（Cd²⁺+Cu²⁺）组合 > Cu²⁺ > Cd²⁺。可见：环境中的Cd²⁺和Cu²⁺对泥蚶的消化酶活性起着明显的影响作用。     

Cd2+与CTAB复合污染对枫香幼苗生长与生理生化特征的影响

采用盆栽试验方法,研究了表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与重金属Cd²⁺单一及复合污染对枫香幼苗生长和生理生化指标的影响。结果表明,在单一CTAB污染条件下,较低浓度的CTAB(0.1-0.5 g/kg) 能促进枫香幼苗的生长,较高浓度的CTAB(0.5-2g/kg) 对枫香幼苗有毒害作用。在单一浓度Cd²⁺处理条件下,土壤中Cd²⁺浓度为100mg/kg时,枫香幼苗的生长受到严重的抑制。在同一浓度Cd²⁺污染土壤中,随着浇灌水中CTAB浓度的增加,枫香幼苗的株高、干重、叶片叶绿素含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性都呈先升后降的趋势。与生长盛期比较,枫香幼苗生长末期的叶绿素含量大幅下降;由于幼苗长期处于复合污染条件下,生长末期叶片SOD、POD活性均低于生长盛期的酶活性;且随着时间推移,枫香幼苗叶片中丙二醛(MDA)积累量有所升高。     

河豚毒素和Cd2+对Zn2+诱发爆发波放电的影响

本文用微电极细胞内电位记录、通道阻断剂和放射性同位素等技术发现,锌离子可诱发爆发波放电(BD),钠通道阻断剂——河豚毒素对BD无效应,而钙通道阻断剂——Ca²⁺则可使BD消失,Cd²⁺可使[⁶⁵Zn²⁺]_i量减少。以上结果说明,Zn²⁺诱发BD的产生机理很可能是Zn²⁺代替Ca²⁺通过钙通道进入胞内引起的。     

胞外ATP对AlCl3诱导的细胞死亡过程中胞内H2O2和Ca2+水平的影响及其生理机制分析

该实验以烟草悬浮细胞 BY 2 为材料,在烟草悬浮细胞中分别加入0.05、0.10、0.15、0.20 mmol·L^-1AlCl₃,以等体积去离子水处理的悬浮细胞液为对照,并依据前述实验结果选择0.15 mmol·L^-1 AlCl₃,分别添加5 mmol·L^-1 DMTU(H₂O₂ 抑制剂)、20 μmol·L^-1CaCl₂、15 μmol·L^-1 LaCl₃(Ca²⁺通道抑制剂)和50 μmol·L^-1 ATP设计多项处理,分析胞外ATP(eATP)对铝离子(Al³⁺)胁迫引起的植物细胞死亡及其胞内H₂O₂、Ca²⁺的影响,以揭示Al³⁺胁迫下植物调节细胞死亡的可能机制,进一步扩展对eATP功能的认知。结果显示：(1)随着 AlCl₃ 胁迫浓度的提高,细胞死亡水平和胞内H₂O₂水平上升,而胞内Ca²⁺和eATP水平则逐渐降低。(2)外援施加H₂O₂抑制剂 DMTU(二甲基硫脲)和Ca²⁺能够有效缓解AlCl₃诱导的细胞死亡水平的上升;而Ca²⁺通道抑制剂LaCl₃(三氯化镧)则加剧了AlCl₃胁迫下的细胞死亡。(3)在AlCl₃胁迫下对细胞添加外源ATP,能够缓解AlCl₃胁迫下胞内H₂O₂水平上升和Ca²⁺水平下降的同时,并显著降低AlCl₃胁迫导致的细胞死亡。研究表明, Al³⁺以剂量依赖的模式提升细胞死亡和细胞内H₂O₂的水平并降低胞内Ca²⁺和eATP水平,AlCl₃诱导的细胞死亡受到H₂O₂和Ca²⁺水平变化的调节,eATP可以通过调节H₂O₂与Ca²⁺水平缓解AlCl₃诱导的细胞死亡。推测Al³⁺胁迫可能通过抑制钙离子通道而破坏了细胞内H₂O₂和Ca²⁺之间的协同关系,外源ATP对Al³⁺诱导H₂O₂上升的缓解作用可能是由于其提升了细胞的抗氧化能力。     

Cd2+结合肽的筛选及与重金属离子的亲和作用*

利用噬菌体随机十二肽库和亲和层析技术对重金属Cd进行亲和筛选,共获得两条Cd结合肽序列。将展示有Cd²⁺结合肽的噬菌体单克隆扩增物对不同重金属离子(Cd²⁺、Cr²⁺、Cu²⁺、Co²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺)螯合的树脂进行亲和测定,结果表明Cu²⁺、Co²⁺、Zn²⁺、Ni^2+<     

亚硒酸钠对巨噬细胞内游离Ca2+和Mg2+的影响

用单细胞阳离子测定系统研究了SeO^2-₃对巨噬细胞内游离Ca²⁺和Mg²⁺的影响.实验结果表明:SeO^2-₃高于10^-4mol/L时,有显著的细胞毒性.SeO^2-₃对细胞的毒性作用使细胞内游离Ca²⁺和Mg²⁺的浓度升高但Ca²⁺浓度的升高速率比Mg²⁺快.还有,高于10^-4mol/L的SeO^2-₃对红细胞膜上的Ca²⁺-ATP酶活性有明显抑制作用.     

大鼠前脂细胞质膜Na+/H+交换同时参与细胞的增殖和分化

以原代培养的大鼠前脂细胞为模型 ,以 2′ ,7′ bis ( 2 carboxyethyl) 5 ( 6 ) carboxyfluorescein (BCECF)作为检测胞内pH(pHi)的荧光探针 ,测定不同生长因子刺激下胞内pH的变化 ,证明大鼠肾周前脂细胞质膜存在Na⁺/H⁺交换活性 ,胎牛血清(FCS)能快速激活Na⁺/H⁺交换 ,导致pHi升高 (约 0 .2pH单位 ) ,并引起DNA合成 .Ethyl isopropyl amiloride (EIPA)抑制Na⁺/H⁺交换与DNA合成 .在无血清条件下 ,胰岛素不刺激DNA合成但引起细胞分化 ,表现为胞内脂滴积累和 3 磷酸 甘油脱氢酶(G₃ PDH酶 )活性增强 ,同时激活Na⁺/H⁺交换活性导致pHi升高 ;EIPA既抑制胰岛素对Na⁺/H⁺交换的激活 ,也抑制G₃ PDH酶活性增强 .结果证明 :Na⁺/H⁺交换的激活不仅与大鼠前脂细胞增殖相关 ,同时也是细胞分化的早期事件 .     

Ca2+参与水霉菌丝细胞壁修饰的证据

以细胞壁崩溃酶-Driselflse短时间处理水霉(Saprozegma ferax)菌丝,pH5．0时可使原生质从菌丝亚顶端喷出,pH6．0～8．0时则不导致该现象发生;适当浓度EGTA的存在,可提高pH5．0时酶解引起的原生质喷出频率、使pH6．0～8．0时生长菌丝的顶端原生质也喷出、并且喷出多发生在菌丝最顶端;外加CaCl₂．不抑制菌丝顶端原生质的喷出,排除了Ca²⁺抑制酶活性的可能。随后的跟踪观察显示,长时间以缺Ca²⁺培养介质培养菌丝,同样能够导致菌丝顶端原生质喷出。上述研究结果表明,培养介质中Ca²⁺和H⁺对菌丝完整性的维持起调节作用,细胞壁上的Ca²⁺可能参与了水霉菌丝细胞壁物理特性的修饰。     

稀土La3+跨PC12细胞膜行为研究

使用AR-CM-M1C阳离子测定系统,发展Fura-2荧光测定技术,将其应用于测定细胞内游离稀土离子La³⁺,并以此研究了La³⁺跨PC12细胞（大鼠嗜铬细胞瘤细胞）膜的行为.结果表明：在模拟细胞内离子组分,pH=7.05的溶液中,测得La³⁺-Fura-2的表观解离常数为3.27×10^-11 mol·L^-1.对于PC12细胞,静息条件下La³⁺不能跨越细胞膜进入胞内.与钙离子通道相关的KCl和去甲肾上腺素均不能刺激稀土La³⁺过膜.用哇巴因（ouabain）使胞内Na⁺超载后,La³⁺可过膜进入细胞内,且过膜量与胞外La³⁺浓度和胞内Na⁺超载程度有一定的浓度依赖关系,提示La³⁺可以经由Na⁺／La³⁺交换机制过膜而进入细胞内.     

Na+/H+逆向转运蛋白和植物耐盐性

Na⁺H⁺逆向转运蛋白对植物耐盐起着重要作用 ,它利用质膜H⁺ATPase或液泡膜H⁺ATPase及Ppiase泵H+产生的驱动力把Na⁺排出细胞或在液泡中区隔化以消除Na⁺的毒害。主要讨论植物中Na⁺H⁺逆向转运蛋白研究在分子水平的最新进展.     

重金属Cr6+胁迫对茳芏生理生态特征的影响

采用盆栽模拟试验,研究了不同水平重金属Cr6+对茳芏生理生态的影响,探索了茳芏对重金属的抗性机理,充实有关盐沼植物的污染生态学研究。结果表明:(1)Cr6+胁迫对茳芏生物量具抑制作用;(2)叶绿素含量及叶绿素a/b比值显著降低,并对净光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)及气孔导度(Gs)产生显著负面影响;(3)各浓度Cr6+胁迫对茳芏根系活力表现为抑制效应;(4)在Cr6+胁迫下,茳芏过氧化氢酶(CAT)活性均比对照低(除50mg/L外),超氧化歧化酶(SOD)活性随Cr6+浓度增加呈降低趋势,而过氧化物酶(POD)活性则持续上升。丙二醛(MDA)、细胞膜透性和脯氨酸(Pro)随Cr6+浓度增加显著增加,表明Cr6+胁迫对茳芏细胞质膜系统及主要细胞器的结构与功能都具有较强的破坏作用。     

基于Ti4+-IMAC富集的分枝菌酸小杆菌深度覆盖磷酸化蛋白质组研究

【目的】本研究以分枝菌酸小杆菌(Mycolicibacterium smegmatis)为研究对象,探索适于原核微生物理想的磷酸化富集方法。【方法】我们比较了二氧化钛(TiO₂)、Fe³⁺-NTA和Ti⁴⁺螯合在磷酸酯修饰的固相微球(Ti⁴⁺-IMAC) 3种不同富集方法磷酸化肽段的富集效率,并用不同分辨率的质谱仪评估富集稳定性。【结果】Ti⁴⁺-IMAC富集效率最高,磷酸化位点数是TiO₂或Fe³⁺-NTA方法的7倍以上;TiO₂和Fe³⁺-NTA方法富集到的磷酸化位点数相差不大,与已报道的用TiO₂方法富集的磷酸化位点数目接近。Ti⁴⁺-IMAC富集结果稳定性很好,高分辨率Lumos质谱仪鉴定到的磷酸化位点数是Velos的2.6倍。【结论】本研究较高效地实现了分枝菌酸小杆菌磷酸化事件的鉴定,共鉴定到2 280个磷酸化蛋白、10 880个磷酸化肽段及4 433个可信磷酸化位点,有望用于其他微生物的磷酸化蛋白质组学研究。     

Cd2+和Pb2+对花翅摇蚊(Chironomus kiiensis)幼虫生长发育的影响及富集效应

河流、湖泊等水生环境中普遍存在的重金属污染破坏水生生态系统并间接威胁人类健康。为探究重金属胁迫下水生昆虫花翅摇蚊（Chironomus kiiensis）生态毒理,测定了重金属Cd²⁺和Pb²⁺胁迫对花翅摇蚊化蛹率和羽化率的影响,检测了摇蚊的口器致畸与富集效应。研究结果表明,Cd²⁺和Pb²⁺影响摇蚊幼虫化蛹和羽化过程,单一重金属离子处理14 d Pb²⁺处理组的化蛹率和羽化率分别为22.22%和8.89%,低于Cd²⁺的化蛹率（25.56%）和羽化率（11.11%）,表现出更强的抑制效应。混合离子1：2和2：1配比处理组化蛹率和羽化率均为11.11%和4.44%,显著低于单一重金属离子胁迫下的化蛹率和羽化率。单一重金属离子及混合离子处理均能导致花翅摇蚊幼虫口器致畸,表现为上颚前齿断裂,中齿和基齿磨损、缺失,下唇板齿部不规则,下唇板边缘齿与中央齿磨损、断裂、增生、缺失。不同重金属离子处理下幼虫口器致畸率不同,并与暴露时间呈正相关,其中1：2配比处理14 d致畸率达到40.61%。重金属离子在摇蚊幼虫体内产生生物富集效应,单一重金属离子处理下的Pb²⁺富集含量7 d至14 d由11.46 mg/kg上升至31.32 mg/kg,不同配比混合离子处理下Pb²⁺富集含量均呈增加趋势,其中1：2配比处理组由15.48 mg/kg上升至42.50 mg/kg,而Cd²⁺在单一重金属与1：1混合离子处理组7 d至14 d的富集含量无显著性变化,2：1配比处理组由14.20 mg/kg下降至9.52 mg/kg,1：2配比由5.85 mg/kg上升至20.99 mg/kg。这些研究结果表明Cd²⁺和Pb²⁺胁迫影响花翅摇蚊幼虫生长发育且口器出现畸型,与重金属在幼虫体内的富集密切相关,为研究重金属对水生生态系统多重效应提供了理论依据。     

镉胁迫下硒对罗汉果组培苗光合特性的影响

实验以罗汉果组培苗为材料,室内栽培在内装市售营养土的塑料盆中,以0、10、50、100、200mg·kg-1浓度镉离子和1mg·kg-1浓度硒处理,培养20d后分析罗汉果幼苗的相关光合生理指标。结果表明:低浓度Cd2+对叶片叶绿素含量、光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)影响不大或稍有上升,但高浓度镉离子处理植株叶片的叶绿素含量、光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)明显下降;随Cd2+处理浓度的增加,叶片胞间CO2浓度(Ci)呈现上升趋势;加硒则延缓叶绿素下降,促进光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)上升,降低叶片胞间CO2浓度(Ci)。表明高浓度镉离子的毒害导致罗汉果组培苗叶片光合性能受到伤害,从而影响罗汉果幼苗生长。镉硒混合处理反映出硒对镉的毒害有缓解作用。     

镉离子污染条件下微生物群落中细菌与藻类的相互作用

【背景】水体微生物有着丰富的多样性,不同种类的微生物之间的相互作用对水体生态系统的组成结构与功能具有重要影响。水体内的藻类与某些微生物可以发生多种相互作用,然而人们对逆境条件下的菌藻有益相互作用尚缺乏深入研究。【目的】为了研究镉对水体微生物群落的影响以及镉胁迫下菌藻之间可能的相互作用。【方法】本研究运用了基于16S rRNA基因的高通量测序技术,分析在不同Cd~(2+)条件下微生物群落结构的变化,利用微生物相互作用网络分析菌藻之间可能发生的相互作用。【结果】通过分离培养筛选出了与集胞藻PCC6803互作抗Cd~(2+)的关键细菌Y9菌株。【结论】研究结果表明Y9菌株属于Phyllobacteriaceae科,与微生物群落组成和微生物互作网络的分析结果相符。本研究为探索水体环境中微生物种间相互作用、菌藻互作抗Cd~(2+)的生态效应提供参考依据。     

Ca2+和Sr2+诱导大肠埃希菌感受态细胞的形成及转化的影响

为研究金属离子诱导下感受态细胞形成的机理及揭示转化发生的机制,分别用Ca~(2+)和Sr~(2+)(0~140mmol/L)制备大肠埃希菌感受态细胞并转化。研究结果表明,不同浓度的Ca~(2+)和Sr~(2+)诱导的感受态细胞的效价不同,两种金属离子对大肠埃希菌细胞内外膜的通透性均有较大影响,但细胞内外膜的改变程度与转化率无直接关系;电镜结果显示,未处理的细胞呈簇聚集发生粘连现象,感受态细胞整体呈分散状态,局部发生聚集,而转化后的细胞独立存在,边缘异常清晰。     

Ce^3+和La^3+对人工老化沙葱种子活力及生理特性的影响

以未老化和人工老化后的沙葱(Allium mongolicum Regel.)种子为材料,采用氯化铈(Ce3+)和氯化镧(La3+)浸种,测定种子萌发和生理指标,探讨Ce3+和La3+浸种对种子萌发、老化种子活力和生理特性的影响。结果显示:(1)在老化0~5 h时,Ce3+和La3+处理可显著促进沙葱种子萌发,提高种子活力;在老化5 h后,Ce3+和La3+处理对种子萌发无明显促进作用。(2)在老化0~15 h时,Ce3+和La3+处理的沙葱种子中抗氧化酶活性和抗坏血酸(AsA)含量提高,其超氧阴离子自由基(O2-·)产生速率、过氧化氢(H2O2)含量和丙二醛(MDA)含量显著降低;在老化15 h后,Ce3+和La3+处理的种子抗氧化酶活性提高、AsA含量降低,O2-·产生速率和MDA含量提高。(3)在老化5 h时,沙葱种子呼吸速率发生跃变达到最大,Ce3+和La3+处理显著降低了种子呼吸速率。(4)Ce3+和La3+处理在老化0~5 h时提高了沙葱种子超弱发光(UWL)强度,但在老化5 h后沙葱种子的UWL强度降低。研究认为,在沙葱种子人工老化初期,Ce3+和La3+浸种处理可以诱导增强种子抗氧化酶活性和提高AsA含量,有效清除因老化产生积累的过量活性氧(ROS),减轻过氧化伤害,提高种子活力;种子老化中后期,其内部ROS产生与清除系统发生紊乱,加剧了ROS对种子结构的损伤,Ce3+和La3+浸种处理的缓解效应丧失。     

Tamarix hispida metallothionein-like ThMT3, a reactive oxygen species scavenger, increases tolerance against Cd2+, Zn2+, Cu2+, and NaCl in transgenic yeast

A metallothionein-like gene, ThMT3, encoding a type 3 metallothionein, was isolated from a Tamarix hispida leaf cDNA library. Expression analysis revealed that mRNA of ThMT3 was upregulated by high salinity as well as by heavy metal ions, and that ThMT3 was predominantly expressed in the leaf. Transgenic yeast (Saccharomyces cerevisiae) expressing ThMT3 showed increased tolerance to Cd²⁺, Zn²⁺, Cu²⁺, and NaCl stress. Transgenic yeast also accumulated more Cd²⁺, Zn²⁺, and NaCl, but not Cu²⁺. Analysis of the expression of four genes (GLR1, GTT2, GSH1, and YCF1) that aid in transporting heavy metal (Cd²⁺) from the cytoplasm to the vacuole demonstrated that none of these genes were induced under Cd²⁺, Zn²⁺, Cu²⁺, and NaCl stress in ThMT3-transgenic yeast. H₂O₂ levels in transgenic yeast under such stress conditions were less than half those in control yeast under the same conditions. Three antioxidant genes (SOD1, CAT1, and GPX1) were specifically expressed under Cd²⁺, Zn²⁺, Cu²⁺, and NaCl stress in the transgenic yeast. Cd²⁺, Zn²⁺, and Cu²⁺ increased the expression levels of SOD1, CAT1, and GPX1, respectively, whereas NaCl induced the expression of SOD1 and GPX1.     

Bacillus sp.ZJS3基因组测序及砷胁迫下相关基因表达分析

【背景】环境中高毒性As³⁺的微生物氧化在砷的生物地球化学循环中起重要作用,具有潜在的应用价值。【目的】Bacillus sp.ZJS3菌株是本实验室前期分离鉴定的一株As³⁺耐受菌株,而且对多种重金属具有耐受性,期望进一步明确该菌株在As³⁺胁迫下菌体形态变化及应对砷胁迫的遗传基础,为As³⁺耐受细菌的研究提供基础数据。【方法】使用单分子实时测序（single-molecule real-time sequencing,SMRT）及Illumina测序技术对Bacillus sp.ZJS3菌株进行全基因组测序,对其基因进行功能注释和生物信息学分析,并结合绝对定量PCR技术对砷抗性及砷代谢相关基因进行分析。【结果】Bacillus sp.ZJS3菌株基因组大小为5.82 Mb,GC含量为35.9%,包含染色体1个、质粒3个、CDS数量为5 981个、tRNA 104个、sRNA 136个、rRNA 42个、串联重复序列173个、基因岛13个、转运蛋白1 023个、跨膜蛋白1 717个和双组分调控基因160个。NR、Swiss-Prot、Pfam、COG、GO和KEGG数据库分别可注释Bacillus sp.ZJS3菌株基因组中97.66%、69.30%、78.52%、65.49%、67.65%和43.87%的基因。绝对定量PCR结果表明,arsC基因在砷处理条件下显著高于对照组,而arsB基因在砷处理条件下显著低于对照组。【结论】Bacillus sp.ZJS3菌株在As³⁺胁迫下可能导致细胞分裂无法正常进行,进而影响细胞形态。基因组中aqpZ、arsA、arsB、arsC等基因的存在表明该菌株具有As³⁺外排和还原As⁵⁺的能力,phoUpstBACS的存在表明菌株可以吸收As⁵⁺,但菌株受到外界环境As³⁺胁迫时arsB表达水平降低。