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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. 相似文献
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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. 相似文献
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甘蔗金属硫蛋白基因(ScMT2-1-4)的克隆及表达分析 总被引:1,自引:0,他引:1
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。 相似文献
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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。 相似文献
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不同应激因子对小鼠肝脏金属硫蛋白诱导合成的影响 总被引:3,自引:0,他引:3
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。 相似文献
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植物镉忍耐的分子机理 总被引:10,自引:4,他引:10
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. 相似文献
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沙蚕耐污染的特征及机理研究进展 总被引:3,自引:1,他引:2
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. 相似文献
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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。 相似文献
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金属硫蛋白是一种低分子量(6,000—10,000),富含半胱氨酸(25—35%),并能结合重金属如Zn、Cd、Cu、Hg或Ag的蛋白质。因其含硫及金属故称为金属硫蛋白(Metallothionein,简称MT)。自1957年Margashes和Vallee在马的肾脏皮质中第一次分离出含有镉的蛋白质以来,在哺乳动物(包括人)、微生物、原核生物蓝绿藻及植物中已先后分离出金属硫蛋白。它是一种诱导性的蛋白质。在实验的动物和培养的细胞中(如Hela细胞、人的上皮细胞等)金属硫蛋白不仅能被重金属离子而且也能为皮质激素诱导而合成。并已证明二者诱导MT的合成是受转录水平调节。 相似文献
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异常汉逊酵母BD102金属硫蛋白的分离纯化和鉴定 总被引:4,自引:0,他引:4
从异常汉逊酵母中分离出拮抗Cu2+、Cd2+等重金属、并经铜、镉诱导产生金属硫蛋白的异常汉逊酵母 (Hansenulaanomala)BD1 0 2。无细胞抽提液经SephadexG 50、DEAESepharoseCL 6B、SephadexG 2 5三次凝胶及阴离子交换柱层析分离纯化 ,Cu2+诱导得到Cu MTs两个亚型 ,Cd2+诱导得到Cd MT一个亚型。Mr分别约为 7kD和 7 5kD ,由 60和 61个氨基酸组成 ,其中半胱氨酸含量各为 6.8%和 1.0 %。每分子金属硫蛋白 (Cu MTs或Cd MT)可结合 4个铜或镉原子 相似文献
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《生物技术通讯》2018,(5)
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。 相似文献
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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。 相似文献
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动物生物标志物在土壤污染生态学研究中的应用 总被引:12,自引:3,他引:12
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。 相似文献
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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。 相似文献
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超富集植物遏蓝菜对重金属吸收、运输和累积的机制 总被引:6,自引:0,他引:6
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。 相似文献
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镉致黑斑蛙肝脏氧化损伤与金属硫蛋白含量的变化 总被引:2,自引:0,他引:2
为观察镉对黑斑蛙(Rana nigromaculata)肝脏脂质过氧化产物和金属硫蛋白含量的影响,将黑斑蛙暴露于10.0mg·mL-1浓度的镉溶液中30d,分别测定了黑斑蛙在暴露4、10d和30d时肝脏组织中镉(Cd)、还原型谷胱甘肽(GSH)、金属硫蛋白(MT)和过氧化产物丙二醛(MDA)的含量。实验结果表明,黑斑蛙肝脏中镉的积累量、GSH和MT含量均随着镉暴露时间的延长而显著升高,具有明显的时间-效应关系;在镉暴露的第10天,肝MDA含量明显高于对照组。提示镉可对黑斑蛙肝脏造成氧化损伤,而GSH、MT含量的升高则可能是机体抗氧化损伤的机理之一。 相似文献
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