植物YSL家族基因研究进展

黄色条纹蛋白(Yellow stripe-like protein,YSL)是广泛存在于植物中的重金属吸收、转运蛋白,主要参与植物Fe~(3+)的吸收及对Fe~(2+)、Zn~(2+)、Cu~(2+)、Ni~(2+)和Mn~(2+)等金属离子的转运。目前,对于黄色条纹蛋白在植物体内的表达模式,亚细胞定位以及突变体等方面的研究揭示了其在植物生长发育过程中的作用。综述了近年来关于YSL基因在植物中的研究进展,旨为研究植物吸收铁的作用机理及生物强化谷物籽粒中的铁含量奠定基础。     

重金属离子对海洋微生物脲酶活性影响的研究

从南海海绵Dysidea avara中分离筛选得到一株产弱碱性脲酶菌株Bacillus atrophaeus C89,为探究其在海洋环境重金属离子检测中的应用,在人工海水体系中研究Hg~(2+)、Cu~(2+)、Pb~(2+)和Cd~(2+)四种重金属离子对脲酶活性的影响。研究发现四种重金属离子的浓度与脲酶抑制率呈显著的正相关性,当仅有单一重金属离子存在时,各重金属离子对脲酶活性的抑制效应顺次为Hg~(2+)Cu~(2+)Cd~(2+)Pb~(2+);当有多种重金属离子同时存在时,联合抑制效应与抑制率较高的重金属离子接近,且不同组合存在不同的协同或拮抗效应,Hg~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)呈现协同效应,而Pb~(2+)表现出一定的拮抗效应。与刀豆脲酶对比发现,海洋微生物脲酶在p H和盐度等方面具有更高的耐受性,更适用于海洋环境重金属离子的检测。     

Cu2+、Zn2+、Cd2+对黑水虻幼虫生长的影响 及在虫体和虫粪的积累

为研究不同金属离子对黑水虻幼虫生长的影响及在虫体和虫粪中的积累分布规律,通过在黑水虻幼虫饲料中加入不同浓度的Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+),分析观测了幼虫增重、虫体和虫粪中金属含量等情况。结果表明,适量的Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)可以促进黑水虻幼虫的生长,Zn~(2+)浓度在400 mg/kg时黑水虻幼虫的体重最高。Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)在黑水虻幼虫体内和虫粪中的残留随着饲料中Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)浓度的升高而增加。Cu~(2+)、Zn~(2+)在虫体中的残留比例都小于50%,大部分残留在虫粪中,Cd~(2+)在10、20、40 mg/kg处理中虫体的残留比例大于50%,最高达到了91.3%,而在80、160 mg/kg处理中虫体残留量比例小于50%。各重金属在虫粪中的残留主要以残渣态存在,且各形态的含量顺序在高浓度处理中都为残渣态酸溶态水溶态碱溶态。说明饲料中适量金属离子的添加有利于黑水虻幼虫生长,但过量的添加会抑制黑水虻幼虫生长,并造成金属离子的积累。     

金属离子与CaM及Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase相互作用的荧光光谱和荧光偏振研究

根据Cd~(2+)、Pb~(2+)、Hg~(2+)和Al~(3+)对丹磺酰标记钙调蛋白(D-CaM)的荧先强度、最大发射波长及偏振度的影响来研究它们对CaM及Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase构象变化的影响.研究发现,无论溶液中是否存在Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase,Cd~(2+)、Pb~(2+)和Hg~(2+)对D-CaM的荧光最大发射波长、偏振度的影响以Cd~(2+)的最大,Pb~(2+)次之,Hg~(2+)最小,Al~(3+)对D-CaM产生的影响与这三种二价金属离子的并不相同.这证明这几种离子与CaM和Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase的作用并不遵循同样的机理.     

金属离子与CaM及Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase相互作用的荧光光谱和荧光偏振研究

根据Cd~(2+)、Pb~(2+)、Hg~(2+)和Al~(3+)对丹磺酰标记钙调蛋白(D-CaM)的荧先强度、最大发射波长及偏振度的影响来研究它们对CaM及Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase构象变化的影响.研究发现,无论溶液中是否存在Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase,Cd~(2+)、Pb~(2+)和Hg~(2+)对D-CaM的荧光最大发射波长、偏振度的影响以Cd~(2+)的最大,Pb~(2+)次之,Hg~(2+)最小,Al~(3+)对D-CaM产生的影响与这三种二价金属离子的并不相同.这证明这几种离子与CaM和Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase的作用并不遵循同样的机理.     

丝状真菌生物富集重金属废水的研究进展

重金属废水是对环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一。丝状真菌生物富集重金属是处理废水的一种重要的方法,近十几年来一直是研究热点。首先介绍了去除废水中重金属的常规方法 :化学沉淀法、离子交换法和吸附法的优缺点。尤其是生物吸附法的独特优点:吸附剂材料廉价,耗费少,吸附重金属离子效率高,适用条件广,生物体吸附剂可重复使用,特别适合于微量重金属废水的处理;其次,介绍了应用到富集重金属的丝状真菌种类,如根霉(Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cr5+)、毛霉(Pb~(2+)、Ni~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+))、曲霉(Pb~(2+))、木霉(Zn~(2+)、Pb~(2+))和担子菌(Cu~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+))等都在重金属废水中取得较理想的效果;介绍了生物富集重金属的机理,主要是细胞外、细胞表面和细胞内富集重金属离子的机理;最后介绍了影响生物富集重金属效果的几种因素:p H值、重金属离子初始浓度和吸附剂的比例、富集温度、共存离子,展望了丝状真菌富集重金属的研究,旨为推广丝状真菌在富集重金属废水中的应用,并为即将投入新品种的丝状真菌富集重金属的研究奠定基础。     

二价金属离子对嵌有线粒体H~+-ATP酶的脂酶体不同层次脂质流动性的影响

本文报道用荧光偏振及顺磁共振两种方法研究Mg~(2+)及其它二价金属离子对嵌有H~+-ATP酶的脂酶体不同层次脂质流动性的影响。 (1)顺磁标记探剂5-、12-、16-氮氧基硬脂酸测定结果表明Mg~(2+)和其它二价金属离子都能降低膜脂双分子层表层的流动性。降低流动性的顺序为Mg~(2+)=Ca~(2+)>Sr~(2+)>Cd~(2+)。较深层脂则无明显变化。 (2)荧光探剂7-、12-(9-蒽酰)硬脂酸及16-(9-蒽酰)棕榈酸的测定结果也表明Mg~(2+)和其它二价金属离子降低了膜脂表层的流动性,尤以Mn~(2+)、Ca~(2+)降低流动性最显著,流动性降低的顺序为;Mn~(2+) Ca>Sr~(2+) Mg~(2+) Cd~(2+)。除Mn~(2+)、Ca~(2+)还能影响膜脂深层的流动性外,其它与对照无明显差异。     

盐穗木金属硫蛋白HcMT在大肠杆菌中高效表达及金属离子结合能力的检测

旨在研究盐穗木金属硫蛋白Hc MT基因原核表达情况及结合金属离子的能力。从盐穗木中克隆获得的金属硫蛋白(Hc MT)基因亚克隆至p GEX-6p-2原核表达载体上,在大肠杆菌BL21中表达,分离纯化融白蛋白GST-Hc MT,通过原子吸收分光光度法测定融合蛋白GST-Hc MT结合金属离子的量以判断其与金属离子的结合能力。结果显示,诱导表达的融合蛋白GST-Hc MT分子量在34 k D左右,与预期一致,且通过Western blot进一步得到验证;原子吸收结果表明其具有结合Cu~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)的能力,融合蛋白结合Cu~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)的量分别是对照的25倍、10倍、4倍和2倍,其结合能力大小为Cu~(2+)Cd~(2+)Zn~(2+)Pb~(2+)。     

汞离子传感器检测技术研究进展

在所有对环境造成污染的重金属离子中,Hg~(2+)是最常见的一种。在大气沉降和海洋环流的作用下,Hg~(2+)进入淡水或海洋。经过食物链的生物放大作用,最终给人类的生命健康造成威胁。因此,实现Hg~(2+)的快速、灵敏检测对环境保护和人类健康具有重要意义。介绍了环境中Hg~(2+)的来源、转化及其对人类健康的影响,并以Hg~(2+)与荧光分子、纳米粒子、脱氧核酶、抗体、蛋白质、转基因微生物等不同物质相互作用的性质为分类依据,综述了目前主流的Hg~(2+)的检测方法,为实现Hg~(2+)的快速检测提供方法依据。     

金属转运蛋白SLC39A14的生理功能及作用机制研究进展

溶质载体家族39 (solute carrier family 39, SLC39; Zrt-and Irt-like proteins, ZIPs)作为金属离子转运蛋白家族共包括14个成员,均具有8个跨膜结构域。近年来,国内外研究者围绕SLC39A14 (又称ZIP14)的离子转运及生理功能开展了深入研究,提示SLC39A14具有转运Mn~(2+)、Fe~(2+)或Zn~(2+)等二价金属离子的功能,并通过转运Fe~(2+)而参与细胞铁死亡的发生。携带SLC39A14基因纯合突变的患者表现为锰离子蓄积及年轻型帕金森样体征。此外,有研究报道SLC39A14在肝脏疾病、胰岛素代谢、脂代谢及肌肉疾病中发挥关键作用,为丰富微量元素代谢调控网络及疾病防控提供了重要理论依据。然而,Slc39a14全身敲除与组织特异性敲除小鼠之间的表型不尽相同,因此其在不同组织中的金属离子转运功能及机制尚待深入研究。该文系统综述了SLC39A14在金属离子转运、代谢紊乱疾病和分子调控机制等方面的研究进展,并就未来研究方向进行了展望和讨论。     

镉离子—氨基酸配合物在解释植物体对镉离子解毒机理上的研究

本文研究了重金属离子Cd~(2+)与几种氨基酸配合物合的合成方法,用红外光谱,X射线衍射,元素分析,紫外光谱等检测方法,对配合物的结构进行了分析,并结合生物学的理论,就植物对Cd~(2+)的解毒机理作了探讨。     

金属离子对中等嗜热混合菌活性的影响

通过金属耐受试验,测定了金属离子Mo~(6+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)对中等嗜热混合菌(喜温嗜酸硫杆菌和氧化亚铁微螺菌共培养体系)活性的影响。结果表明,随着金属离子浓度的提高,细菌的活性降低,受试菌对上述3种金属离子的耐受浓度分别为0.6g/L、10 g/L和30 g/L,3种金属离子的毒性顺序为:Mo~(6+)Cu~(2+)Zn~(2+)。喜温嗜酸硫杆菌对金属离子的耐受能力高于氧化亚铁微螺菌。结果说明喜温嗜酸硫杆菌和氧化亚铁微螺菌共培养体系具有较强的金属离子耐受能力,特别是耐受钼的能力很强,适于含钼硫化矿、含钼废料以及含钼污泥等的生物浸出。     

抑制浓度下锰铁对啤酒废酵母产LYCD活力影响

目的:探讨锰铁离子对啤酒废酵母产生活性酵母细胞衍生物(LYCD)的活力影响.方法:以啤涌废酵母为研究对象、以废液为培养基,在生长抑制浓度下,分别研究了锰、铁离子的作用浓度与时间对啤酒废酵母产生LYCD的活力影响.结果:废酵母在废液中培养28h可达到对数生长期;当废液中Mn~(2+)、Fe~(3+)浓度分别达到200mg/L、50mg/L时可对废酵母产生生长抑制;当Mn~(2+)、Fe~(3+)的作用浓度分别为220mg/L、60mg/L、应激时间分别是25、45min时,啤酒废酵母产的LYCD活性强.结论:应激培养基中金属离子Mn~(2+)、Fe~(3+)达到一定浓度,在一定时间下可使废酵母产生强活力的LYCD.     

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。     

pH值、温度和金属离子对endo-PG降解香蕉果胶多糖的影响

从香蕉果肉中分离出水溶性果胶多糖(WSP)和酸溶性果胶多糖(ASP),探讨了pH值、温度、金属离子对内切多聚半乳糖醛酸酶(endo-PG)降解果胶多糖的影响.结果表明,pH 3.7～4.6较适于endo-PG的作用.在相同pH值下,endo-PG对WSP的降解效应随香蕉果实的成熟逐渐增强,而对ASP则逐渐减弱;在20～40℃内,温度越高,endo-PG对WSP和ASP的降解作用越强.Cd~(2+)、Cu~(2+)、Mg~(2+)和Fe~(3+)可显著抑制endo-PG对果胶多糖的降解;而Fe~(2+)和Mn~(2+)则起显著的促进作用.pH值、温度、金属离子等共同调控了endo-PG对果胶多糖的降解作用.     

斑蝥素及其衍生物的研究现状与应用

斑蝥素(Cantharidin)是一种可从昆虫斑蝥虫体提取或人工合成的具有抗肿瘤作用的药物,因其毒性强烈,受限于临床应用。人工合成的斑蝥素衍生物如去甲斑蝥素、斑蝥酸钠、去甲斑蝥酸钠、甲基斑蝥胺等,毒性低,疗效显著。本文对斑蝥素及其衍生物在抗肿瘤作用及分子机理方面的研究现状进行综述,为充分利用斑蝥素这一中药资源提供参考。     

一株耐酸微藻的分离鉴定及其对锰离子胁迫的生理响应

【目的】探讨在酸性含锰极端水环境中油球藻的生长特性及其对环境pH和Mn~(2+)的影响。【方法】从某硫铁矿山的酸性废水库中分离获得纯化藻株,通过形态观察及18S r RNA基因测序对其进行鉴定,并着重考察了不同pH和典型金属离子Mn~(2+)浓度对其生长特性的影响,并通过测定藻生物量、光合色素、丙二醛(malondialdehyde,MDA)和还原型谷胱甘肽(reduced glutathione,GSH)含量以及超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)比活力的变化,分析该藻对Mn~(2+)胁迫的生理响应机制。【结果】分离得到的藻株经鉴定为Graesiella sp.MA1;pH对该藻的生长有显著影响,其最低耐受初始pH为3.5;在初始pH为3.5和Mn~(2+)浓度分别为5、30和55 mg/L时,藻细胞生物量随着Mn~(2+)浓度的增加而下降,各试验组中的Mn~(2+)浓度亦分别降低了28.62%、21.90%和18.84%,且pH值分别升高至5.7、5.6、5.4,对照组pH则高达9.1;在培养24 d后,藻细胞叶绿素a/b值随Mn~(2+)浓度增加而下降,而MDA、GSH含量以及SOD、APX比活力则显著增加。结果表明,从酸性矿山废水库中分离纯化获得的油球藻能够同时耐受低pH和一定浓度范围内的Mn~(2+),在这种极端环境下,其细胞内的抗氧化系统缓减了膜脂质过氧化作用,从而在耐受重金属离子与解毒方面起到了重要作用。【结论】Graesiella sp.MA1具有耐受低pH、重金属离子以及产碱的作用,研究结果为利用油球藻开展酸性矿山废水原位生物修复提供了一定的理论依据。     

重金属对芝麻种子萌发及幼苗生长的影响

采用培养皿滤纸发芽法研究镉(Cd2+)、镍(Ni2+)、铬(Cr6+)、汞(Hg2+)、铅(Pb2+)等5种重金属离子对芝麻Sesamum indicum种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明,重金属离子胁迫对芝麻种子露白萌发影响较小,对胚根生长影响最大;随着重金属离子浓度增加,芝麻幼苗芽长、根长和鲜重减小;在Cd2+、Ni2+和Cr6+浓度20 mg·L-1,Hg2+浓度50 mg·L-1,Pb2+浓度100 mg·L-1时,芝麻种子萌发后胚根基本不生长,难以成苗,这些浓度可视为对应重金属离子对芝麻种子萌发毒害的致死浓度。综合比较,5种重金属离子对芝麻种子萌发及芽期幼苗生长的毒害程度依次为Ni2+ > Cr6+ > Cd2+ > Hg2+ > Pb2+。     

植物4香豆酸:辅酶A连接酶研究进展

4香豆酸:辅酶A连接酶(4-coumarate:coenzyme A ligase EC6.2.1.12,4CL)是木质素生物合成途径中的一个关键酶,催化肉桂酸及其衍生物生成相应的硫酯。同时也是苯丙烷类代谢途径中的第三个步骤,连接木质素前体和各个分支途径的纽带,在木质素合成过程中发挥了重要的调控作用。近年来利用基因工程手段调控木质素生物合成,降低木质素含量,减少制浆造纸过程中的污染已成为研究热点。结合国内外关于4CL的研究成果,对植物4CL基因家族、酶学性质、晶体结构以及4CL在调控木质素生物合成中的作用等方面进行综述,并对4CL的研究方向提出展望,旨为对该基因的研究提供参考。     

结合铁及其他金属离子的转铁蛋白与其受体的相互作用

比较了结合不同金属离子的人转铁蛋白(HTf)与人胎盘转铁蛋白受体的结合能力,结果表明Cu~(2+)-、Mn~(2+)-、Co~(3+)-和Al~(3+)-HTf与人胎盘转铁蛋白受体的结合能力与结合铁的HTf相类似,提出转铁蛋白可能参与从母体向胎儿运输金属离子的作用。