不同营养状态下方斑东风螺的镉生物积累及毒性

采用室内模拟方式,研究了方斑东风螺在饥饿及摄食饵料分别为贻贝和沙蚕3种情况下暴露于水体镉(Cd2+,50 μg·L-1)10周后的存活、生长、螺体Cd蓄积及有关毒性效应参数的变化.结果表明:长期饥饿与同时水体Cd暴露降低了方斑东风螺的成活率,且螺体糖原被最大程度动用,摄食有助于螺体抵抗Cd毒性;方斑东风螺肝胰脏DNA受损伤后在摄食状态下随时间延长均有不同程度的自我修复能力,但长期禁食使螺的DNA完整性降低且不能恢复;饥饿引起方斑东风螺体组织萎缩,并导致Cd蓄积与金属硫蛋白(MT)含量升高,摄食螺因体质量增加的稀释作用而具有较低的Cd蓄积与MT含量;摄食贻贝的方斑东风螺较摄食沙蚕有更快的生长率和更低的Cd浓度.表明饥饿加剧了Cd对方斑东风螺的毒性;不同饵料对方斑东风螺的生长有显著影响,并间接影响螺体Cd蓄积、MT诱导和糖原消耗.应用方斑东风螺等海洋腹足类作为环境监测指示种时应考虑栖息地食物丰度和饵料类型等的影响.方斑东风螺高密度工厂化养殖中应注意合理投饵并定期监测海水Cd浓度.     

甘蔗金属硫蛋白基因(ScMT2-1-4)的克隆及表达分析

从甘蔗热带种Badila(Saccharum officinarum L.)中克隆获得1个2型金属硫蛋白基因的c DNA序列,命名为Sc MT2-1-4(Gen Bank登录号:KJ504375)。生物信息学分析显示,Sc MT2-1-4基因c DNA长459 bp,开放读码框为243 bp,编码80个氨基酸,富含14个半胱氨酸残基。推导的Sc MT2-1-4蛋白为亲水性蛋白,分子量为7.82 k D,等电点为5.59,该蛋白的二级结构由无规则卷曲和延伸链构成。实时荧光定量PCR检测结果显示,Sc MT2-1-4基因是重金属胁迫的快速响应基因,其对Cu2+、Zn2+和Cd2+胁迫的应答模式提示了:甘蔗不同组织中Sc MT2-1-4对Cu2+胁迫应答的分功不同;Sc MT2-1-4对甘蔗抵御Zn2+胁迫起积极的作用;但该基因不直接参与甘蔗对Cd2+的螯合和解毒的过程。研究结果有助于进一步深入探究MT2基因在甘蔗应答重金属胁迫过程中的作用,为阐明甘蔗富集和耐受重金属的分子机制研究奠定基础。     

铜、镉胁迫下外源NO介导的番茄解毒途径

一氧化氮(NO)作为信号分子,在抵御重金属胁迫中起重要作用,但对不同离子胁迫下的解毒机制尚缺乏研究.本研究采用营养液培养法,研究了铜(Cu)、镉(Cd)单一或复合胁迫下,番茄幼苗对Cu、Cd的吸收转运特性及对外源NO的响应机制.结果表明: 50 μmol·L^-1的Cu²⁺、Cd²⁺均显著抑制番茄植株的生长,其中Cd胁迫对生长的抑制效应远高于Cu胁迫.Cu、Cd单一或复合胁迫均使番茄根系Cu、Cd含量显著升高,但根系对Cu、Cd吸收存在严格选择性.根细胞对必需元素Cu表现出“奢侈吸收”的现象,而对毒性较强的Cd则吸收相对较少,胞内Cd浓度仅为Cu的1/10左右.外源NO处理可不同程度地缓解Cu、Cd胁迫,其中缓解Cd胁迫的效能更强.番茄对被动进入细胞的Cu、Cd具有相似的解毒机制:一方面,Cu、Cd胁迫诱导细胞质中产生谷胱甘肽(GSH)、植物螯合肽(PCs)和金属硫蛋白(MTs),络合过多的Cu、Cd离子,降低其生物毒性;另一方面,过多的Cu、Cd离子或螯合物被转运至液泡区隔化.外源NO通过调控GSH-GSSG(氧化型谷胱甘肽)氧化还原状态及GSH-PCs代谢方向的改变,促进Cu、Cd离子转运至液泡区隔化来缓解胁迫抑制;NO还可诱导植株叶片或根系表达更多的金属硫蛋白、GSH和PCs,而且上述响应普遍存在叠加效应.这可能是NO介导番茄对Cu、Cd胁迫的另一主要解毒途径.     

植物镉忍耐的分子机理

Cd是植物非必需的微量元素,对植物有很强的毒性.Cd抑制植物细胞生长,抑制氧化磷酸化,引发氧化胁迫,影响光合作用,损伤核仁和影响质膜ATP酶的活力.一些耐Cd植物通过诱导形成螯合肽、金属硫蛋白、植物应激蛋白等抵御Cd毒,也有的耐Cd植物则通过细胞壁固定、液泡分隔、腺体分泌等途径来抵御Cd毒.植物螯合肽合成酶(PCS)相关的一些基因已得到克隆.金属硫蛋白(MT)的克隆基因导入植物,使植物对Cd毒的抗性增加;植物胁迫蛋白可提高植物对Cd毒的抗性,Zn转运蛋白可运转Cd.修饰基因则通过影响主要基因提高植物对Cd的忍耐能力.野生型植物耐Cd毒是多基因控制的,而植物短期的Cd忍耐,则仅受一个或少数基因控制.     

过量表达拟南芥AtGCS可以提高E.coli的重金属耐受性及富集能力(英文)北大核心CSCD

谷胱甘肽(GSH)是一类在生物体内广泛存在,并且是十分重要的重金属毒害保护剂之一。本研究将编码拟南芥γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶基因AtGCS(GSH合成的关键酶之一)转化到大肠杆菌(BL21)中,通过IPTG诱导过量表达TrxA-AtGCS融合蛋白来分析AtGCS在提高大肠杆菌重金属耐受性方面的作用。过量表达TrxA的大肠杆菌被用作对照。研究结果表明,在1 mmol.L-1Cd2+、Zn2+或Cu2+重金属胁迫下,过量表达TrxA-AtGCS的大肠杆菌细胞的生长状态要明显优于表达TrxA的对照细胞。同时,过量表达TrxA-AtGCS的大肠杆菌表现出超出对照细胞5倍以上的Cd2+、Zn2+和Cu2+累积量和4倍以上的GSH含量,其中,高于对照10倍的Cd2+富集量尤为明显。因而可以得出结论,拟南芥AtGCS的大量表达大大提升了大肠杆菌的谷胱甘肽含量,从而使GSH可以直接或间接地富集更多的重金属离子,进而提高了大肠杆菌对重金属逆境的抗性。     

不同应激因子对小鼠肝脏金属硫蛋白诱导合成的影响

目的筛选出小鼠肝脏金属硫蛋白（MT）合成量最大的诱导方式。方法从时间-效应和剂量-效应两方面研究了重金属元素（Cd）、微量元素（Zn）、重金属与微量元素的组合（Cd＋Zn）、生理因子（饥饿）及创伤因子等五大类组合应激因子、19种诱导方式对小鼠肝脏中MT诱导合成的影响及效果。结果生理因子诱导MT量最小,饥饿诱导小鼠肝脏MT的量随饥饿程度的加重而增加,但各组间差异不显著（P〉0.05）;创伤因子诱导产生MT的量最高,其诱导量随创伤恢复时间的增加而降低,各组之间差异显著（P〈0.01）,本实验诱导峰值（9.0241±0.6441μmol/g）出现在创伤后6 h;重金属元素和微量元素诱导量居中,且两者混合诱导量比单独诱导量之和要大。结论成功筛选出诱导小鼠肝脏MT合成最有效的因子和最佳时间,为进一步大量合成MT及研究其功能等奠定基础。     

河南华溪蟹金属硫蛋白的GST融合表达及工程菌吸附重金属的研究

目的:构建河南华溪蟹金属硫蛋白(MT)的GST融合表达系统,诱导其可溶性表达,并检测转MT工程菌吸附重金属的能力。方法:采用基因工程技术,将河南华溪蟹MT的cDNA克隆至原核表达载体pGEX-6p-1,转化大肠杆菌BL21(DE3),SDS-PAGE鉴定融合蛋白的表达。在此基础上采用火焰原子吸收分光光度计测定工程菌对重金属离子Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附能力。结果:pGEX-6p-1-MT重组质粒构建成功,SDS-PAGE分析表明GST-MT为可溶性表达,表达菌体对3种重金属的生物吸附能力均显著高于空菌体(P0.01)。结论:实现了华溪蟹MT的GST融合表达,转MT工程菌对Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)具有显著吸附作用,且对Cd~(2+)的吸附作用最强。     

水生无脊椎动物金属硫蛋白研究进展

金属硫蛋白在水生无脊椎动物中分布广泛、容易被诱导,在水环境生态响应研究中具有重要意义。对水生无脊椎动物金属硫蛋白分类和特性、MT的诱导及影响因素、基因克隆与表达等方面取得的进展进行概述;并对其金属离子调节功能及其在水环境重金属污染监测、重金属污染生物治理和水产养殖等方面的应用潜力进行展望,提出研究中的不足和今后的研究方向。     

沙蚕耐污染的特征及机理研究进展

沙蚕（Nereis diversicolor）是一种栖息于海陆交错带、具有重要生态学意义的无脊椎动物.近年来发现,沙蚕体内能够蓄积大量的重金属等有毒有害污染物,且表现出较强的污染耐性.文中就沙蚕对重金属和有机污染物具有的污染耐性特征和最新国内外研究进展进行了概述,并就其污染耐性形成的机理进行了分析.沙蚕的污染耐性机制可能是通过多种生态化学过程实现的,包括通过大量粘液的分泌,在沙蚕体表形成一层保护膜;与有效态以及溶解于水中的污染物离子结合,从而降低污染物的生物可利用性;加快排泄速率等.更多的研究认为,沙蚕将吸收进入体内的重金属等有毒有害污染物以无毒的形式存贮,达到解毒的目的.这些无毒形式主要包括:与金属结合蛋白MTs和MTLP的结合物,热稳定硫醇化合物（CHSTC）,或者与重金属相互结合形成不溶性的溶酶体/微粒和结石等颗粒物或沉淀物.最后,对沙蚕生态毒理学研究以及耐性机制研究的工作重点进行了展望.     

锌诱导金属硫蛋白在文蛤不同组织中的表达

采用体外暴露法对文蛤Meretrixmeretrix进行锌(0、1.5mg/L、3mg/L、6mg/L)染毒,研究不同染毒浓度的锌离子在不同染毒时间下,诱导金属硫蛋白(metallothionein,MT)在文蛤足、肝胰腺、鳃、外套膜组织中的表达差异。取经不同浓度的锌溶液在染毒2d及4d后的不同组织匀浆、离心后经Bio-GelP-10凝胶柱层析纯化,用TU-1810紫外可见分光光度计测定每个样品中金属硫蛋白的吸光值。实验结果显示:同一浓度锌离子染毒后,MT在文蛤4个不同组织中的表达量差异较显著,一般为足>肝胰腺>外套膜>鳃;不同染毒浓度的锌离子在不同染毒时间下诱导MT在不同组织中的表达也不同,具有一定的组织差异性和规律性。     

动物生物标志物在土壤污染生态学研究中的应用

应用陆栖无脊椎动物的生物标志物对土壤生态系统中污染物的暴露和效应进行评价日益受到重视,并取得了显著的研究进展,文中介绍了溶酶体、胁迫蛋白和金属硫蛋白(MTs)3种主要生物标志物,体腔细胞内溶酶体膜稳定性用中性红保持时间(NRR)进行检测;胁迫蛋白类多采其中的Hsp70和Hsp60;金属硫蛋白不同同分异构体的定量分析可用于反映不同的金属污染胁迫,对3种生物标志物机理、特性、检测实例以及在污染土壤生态毒理诊断中的应用前景进行了评述。     

斧文蛤金属硫蛋白基因的克隆与表达分析

金属硫蛋白（Metallothionein,MT）是一类富含半胱氨酸的小分子蛋白质,参与机体重金属解毒、维持金属元素代谢平衡以及清除自由基等生理功能。为了解斧文蛤金属硫蛋白（Ml-MT）的分子生物学特征及其在重金属Cd2+胁迫下的响应机制,本文采用RACE技术从斧文蛤（Meretrix lamarckii）总RNA反转录产物中获得了636 bp的Ml-MT cDNA基因序列。该序列包含65 bp的5非编码区（UTR）和340 bp的3非编码区（UTR）以及231 bp的开放阅读框（ORF）,可编码76个氨基酸;其中半胱氨酸占27%,不含芳香族氨基酸,含16个MT所特有的Cys-Xn-Cys结构,预测的分子量约为7.704 kD,理论等电点7.138。MT氨基酸序列比对分析表明:斧文蛤金属硫蛋白（Ml-MT）与丽文蛤（Meretrix lusoria）的相似性高达88%,与文蛤（Meretrix meretrix）的同源性为87%。实时荧光定量（qRT-PCR）检测MT在斧文蛤5种组织中均有表达,但存在组织特异性,其中内脏团表达量最高,其次依次为鳃丝、闭壳肌、外套膜、斧足。在Cd2+（0.13 mg/L）胁迫0、6h、12h、24h、48h、72h和96h下,斧文蛤内脏团MT呈现出不同程度的上调表达,具体表现为高-低-高-低的波浪式变化,除6h以外,其他时间点均与对照组存在极显著差异（P0.01）。本研究表明:MT基因在维护机体正常生理功能及斧文蛤抵御重金属Cd2+胁迫过程中发挥着重要的分子调控作用。     

超富集植物遏蓝菜对重金属吸收、运输和累积的机制

遏蓝菜Thlaspi caerulescens可以在其地上部累积大量重金属如锌、镉等,是公认的超富集植物。由于该植物生物量小,不宜直接用于重金属污染的土壤植物修复,而被广泛作为一种模式植物来进行重金属富集机制研究。遏蓝菜对重金属离子的累积大致经过螯合剂解毒、地上部长距离运输以及在液泡中的储存等生理过程。已经发现的植物体内的金属螯合剂——有机酸、氨基酸、植物络合素(PCs)、金属硫蛋白(MT)和尼克烟酰胺NA等,区室化以及长距离运输相关的转运蛋白——ZIP(ZRT/IRTlike protein)、CDF(Cation diffusion facilitator)、Nramp(Natural resistance and macrophage protein)和HMA(Heavy metal ATPase)等家族,以上各种基因、多肽与蛋白等共同参与了植物对金属累积与耐受过程并发挥各自重要的作用。以下主要介绍了遏蓝菜重金属超富集相关的基因、多肽和蛋白,以及它们在重金属螯合作用和运输过程中的功能。     

高耐镉膨胀肾形虫种群金属硫蛋白基因的鉴定与诱导表达

为研究金属硫蛋白(Metallothionein, MT)对生物体抵抗重金属毒性的效应,获得一种具有镉高耐受性的膨胀肾形虫(Colpoda inflata)东北种群,该种群96h最高镉耐受浓度10 mg/L,其金属硫蛋白含量表现出与镉浓度、肾形虫种群增长率存在正相关关系。克隆获得金属硫蛋白Col-MT1基因,对基因序列和氨基酸序列特征分析表明,其为金属硫蛋白基因家族7a亚型的新成员。qRT-PCR实验证实, Col-MT1基因在60h、84h和108h三个时间点对5种浓度镉胁迫均上调表达,与镉浓度之间呈现出一定的剂量-效应关系。其分子调控机制还有待进一步研究。上述结果补充了原生动物MT基因数据库,为进一步揭示C. inflata MT基因的功能,以及应用于镉污染监测和环境修复奠定了基础。     

柽柳金属硫蛋白基因(MT2)的过量表达对烟草耐Cd2+性的促进效应

将在柽柳(Tamarix androssowii)中克隆的金属硫蛋白基因MT2(GenBank登录号:AY620987)构建到载体pROKII上。用农杆菌介导的叶盘法转化烟草‘龙江911’,获得了抗卡那霉素的转基因植株。PCR-Southern和Northern blot检测证明外源基因已整合进烟草基因组并可正常表达。Cd2 抗性实验证明柽柳金属硫蛋白基因(MT2)的表达可提高转基因烟草的抗Cd2 性。     

水相Cd2+在南美白对虾体内的富集及氧化应激特征

为阐明水相环境中重金属镉元素(Cadmium, Cd)在甲壳类海产品中的富集与代谢过程、亚细胞微区分布特征和生物体氧化应激效应, 文章以南美白对虾(Litopenaeus vannamei)为研究对象, 应用双箱动力学模型设置了水环境下不同Cd暴露水平的富集吸收与清水净化释放试验, 实时监测南美白对虾内脏团和肌肉组织的Cd含量及谷胱甘肽巯基转移酶(Glutathione S-transferase, GST)、谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase, GPx)和过氧化氢酶(Catalase, CAT)酶活力随时间变化情况, 同时结合差速离心技术分析了Cd富集后在机体内脏组织团中的亚细胞微区分布特征。实验得出南美白对虾对水环境中Cd的富集能力与水体暴露浓度呈明显的正相关关系, 内脏团组织是南美白对虾最主要的Cd元素吸收与代谢组织, 其对Cd的吸收速率、净化速率、生物富集因子及平衡状态时Cd含量均显著高于肌肉组织, 在相同暴露剂量下前者的生物富集因子平均为后者的75.5倍, 肌肉组织的Cd生物学半衰期明显长于内脏组织; Cd主要储存于类金属硫蛋白(Metallothionein-like protein, MTLP)和细胞碎片(Cell debris, CD)组分中, 少部分存在于细胞器(Organelle, ORG)、富含金属颗粒(Metal-rich granules, MRG)和热敏感蛋白(Heat sensitive protein, HSP), 且随着富集过程的持续, Cd的亚细胞微区分布发生动态变化, MTLP、ORG和HSP中Cd含量百分比逐渐升高, CD和MRG中的Cd含量百分比呈逐渐下降; 在肝脏和肌肉组织中GST、GPx和CAT酶活力在Cd富集阶段均持续显著升高, 在净化释放阶段处于下降趋势, 同一试验组下肝脏组织中抗氧化酶酶活力明显高于对应的肌肉组织。研究旨在阐述甲壳类海洋生物对环境中Cd元素的富集与分布特征, 了解Cd富集可能性机理, 为海洋甲壳类Cd污染风险评价与环境控制提供科学依据。     

水生动物金属硫蛋白分子毒理学研究进展

随着现代工业的迅速发展,重金属污染问题日益严重。重金属离子主要通过水及食物进入生物机体并累积,对机体的生长发育与新陈代谢产生危害。金属硫蛋白（MT）是一种低分子量、富含半胱氨酸的蛋白质,广泛存在于大多数生物体内,在必需金属元素稳态调节、非必需金属元素解毒以及抗氧化等过程中具有重要作用,因此,MT可作为检测水生生态系统中重金属污染的潜在生物标记,其分子毒理学已成为研究热点。综述了MT的结构、功能、分类与分布,以及鱼类、甲壳类和软体动物的MT分子毒理学研究概况。     

中华鳖肝金属硫蛋白的分离、纯化及鉴定（英文）

金属硫蛋白(metallothionein,MT)是一类低分子量、富含半胱氨酸的金属结合蛋白.MT几乎广泛分布于所有生物,包括哺乳动物、两栖动物、鱼、植物、真菌和蓝细菌.不同生物金属硫蛋白理化特性和其氨基酸序列及中心片段的比较研究,对研究MT的结构和生物功能及生物的分子进化提供重要依据.哺乳动物MT研究较多,爬行动物鳖MT的研究尚属空白,本文报道鳖肝的金属硫蛋白.中华鳖 (Pelodiscus sinensis) 分别经皮下注射ZnSO4、CuSO4和CdCl2 溶液诱导后,取乙醇沉淀的肝脏无细胞提取液再经Sephadex G-50、DEAE-SepharoseCL-6B 及SephadexG-25凝胶过滤和离子交换柱层析分离,自鳖肝脏中分别获得Zn-MT、Cu-MT和Cd-MT,未经诱导的鳖肝脏中无MT.质谱和HPLC分析其分子量约为6 300 dalton.根据氨基酸组成分析,鳖肝脏MT含61个氨基酸残基,其中MT的典型氨基酸Cys含量占17%.Lys、Glu和Asp含量较高,而芳香族氨基酸和组氨酸含量极低.从紫外光谱特性分析,Zn-MT、Cu-MT、Cd-MT紫外吸收肩分别在220 nm、270 nm和250 nm.表明确为鳖肝脏MT.从氨基酸残基数和分子量看,鳖肝脏MT与哺乳动物MT类似;而从氨基酸组成和结合金属离子的量看,又与低等生物蚯蚓及酵母菌的MT类似.鳖MT的特性介于哺乳动物MT与低等生物MT之间,体现了鳖这种生物进化的特点.     

拟南芥MT-Ⅱ过量表达提高抗旱性

富含巯基的植物Ⅱ型金属硫蛋白(MT)对植物抵抗重金属胁迫具有重要作用,其中一个可能机制是金属硫蛋白可能猝灭重金属引起的氧化胁迫.利用转MT-Ⅱ基因和野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana)植株来对比研究MT在胁迫过程中通过清除氧自由基,特别是H2O2而对植物抗旱性的影响.研究表明,转基因型拟南芥能有效维持体内氧化-还原势,减少MDA的产生,从而缓解干旱胁迫引起的伤害,提高抗旱性.     

环境因子对小麦体内镉的生物毒性和植物络合素合成的影响

采用水培方式,研究了不同环境因子对小麦体内Cd的生物毒性与植物络合素(PCs)合成的影响.结果表明,Cd胁迫对小麦产生明显的毒害效应,并显著诱导根合成PCs;pH、Ca和S对小麦体内Cd的吸收和生物毒性具有不同程度的影响,根中PCs的诱导量与Cd的生物毒性变化表现一致;供磷减轻了Cd胁迫的生物毒性,根中PCs的诱导量也显著降低;镁对Cd胁迫的生物毒性影响甚微,根中PCs的诱导量和Cd的吸收量均未见明显变化.本实验结果证明Cd对PCs的诱导能力与植物体内Cd的毒性之间存在一定的相关关系,可将PCs作为Cd胁迫的生物标记物.