转小鼠金属硫蛋白-Ⅰ基因聚球藻7002对重金属耐受性的研究

研究了野生和转小鼠金属硫蛋白-Ⅰ(mMT-Ⅰ)基因聚球藻7002对Pb、Hg、Cd、Mg、Ni、Cu、Co、Zn和As9种重金属元素的耐受性,以及重金属对藻细胞生长的半抑制浓度(IC50),并与相关文献进行了比较,旨在为转基因藻的工业应用提供依据。结果表明:转mMT-Ⅰ基因聚球藻7002每单位OD750最高可耐受4～5mmol/L的Pb2+、0.4～0.6mmol/L的Cd2+和0.8～1.2mmol/L的Hg2+,耐受性系数分别为1712.4～2140.5、92.9～139.4、331.6～497.3mg/g;相比野生聚球藻7002,它对Pb2+、Cd2+的耐受性提高了4～5倍,对Hg2+的耐受性提高了100倍左右。野生聚球藻7002的重金属耐受性系数(mg/g)大小依次为:As(Ⅲ)>Pb2+>Mg2+>Zn2+>Cu2+>Ni2+>Cd2+>Co2+>Hg2+,而转mMT-Ⅰ基因聚球藻7002的重金属耐受性系数(mg/g)大小依次为:As(Ⅲ)>Mg2+>Pb2+>Hg2+>Zn2+>Cu2+>Cd2+>Ni2+>Co2+。转mMT-Ⅰ基因聚球藻7002在重金属溶液中生长的IC50明显大于野生聚球藻7002和其他藻,其对Pb2+、Cd2+和Hg2+的IC50分别为96.60(72h)、3.94(72h)、7.57(96h)mg/L。

污泥中嗜酸酵母菌的分离鉴定及其重金属耐受性研究

从污水处理厂的活性污泥中分离纯化出一株嗜酸异养菌,命名为JJU-2,并对其进行了形态观察、生理生化特性测试及26SrDNA的D1/D2区序列分析,鉴定该菌株为假丝酵母菌(Candida palmioleophila)。进一步对JJU-2菌株的生长特性和重金属耐受性进行研究。结果表明:该菌株最适生长pH为3~6,且能适应pH<3的极端酸性环境,最适生长温度为25℃,最高耐受温度为40℃,当培养至3h,JJU-2菌株进入对数生长期,培养至18h进入稳定期。Cr^(3+)、Ni^(2+)、Pb^(2+)对JJU-2菌株的最低抑菌摩尔浓度分别为20、2.0、40mmol/L。

高铜、高锌饲养对仔猪肠道菌重金属耐受性的研究

本实验利用EMB和MRS培养基从饲喂高铜、高锌饲料的仔猪粪便中筛选耐受重金属铜、锌的大肠杆菌和乳酸杆菌,分别通过生理生化和16S rDNA测序方法进行菌株鉴定,同时测定硫酸铜和硫酸锌对抗性菌株的最低抑菌浓度(MIC)。实验结果表明,喂养高铜高锌饲料的仔猪生长状况优于对照组,粪便中铜锌的排泄量是正常喂养对照组的5～10倍。最终筛选到66株抗铜、44株抗锌大肠杆菌和8株同时对铜、锌高耐受性的乳酸杆菌。其中抗性大肠杆菌中对铜的MIC为9 mmol/L,对锌的MIC为6 mmol/L;8株乳酸杆菌中对铜的MIC为25 mmol/L,对锌的MIC达到150 mmol/L。

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)

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。

白骨壤重金属耐受性相关基因AmNramp3的克隆与分析

白骨壤(Avicennia marina(Forsk.)Vierh.)作为红树林的先锋植物,广泛分布于我国南海沿岸,是一种研究红树植物重金属污染物耐受性分子机制很好的材料.以抑制消减杂交获得的白骨壤重金属耐受性相关基因AmNramp3片段为基础,设计基因特异性引物,利用cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆了其全长,长度为1 958bp;通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测了AmNramp3在重金属镉胁迫时白骨壤叶、茎和根中的表达情况,其表达量在叶中高于根和茎中,但在茎和根中有快速的响应.利用生物信息学方法预测并分析了该基因的开放阅读框,位置位于1~1 527bp,编码508个氨基酸;进而预测并分析了AmNramp3蛋白的结构,发现其氨基酸序列中不含有信号肽,说明其不是分泌蛋白;但其具有很复杂的跨膜结构,是一种跨膜蛋白.综上,AmNramp3基因编码一种跨膜蛋白,在重金属镉胁迫下表达量快速变化,可能与镉的跨膜运输密切相关,这为后续分析该基因发挥功能的分子机制奠定了基础.

脱落酸调控植物重金属耐受性及其机制研究进展

重金属污染是21世纪面临的最紧迫的环境问题。土壤中过量的重金属会抑制植物的生长,造成生产力的下降,同时还会经食物链传递给人类和动物,威胁生态安全和生命健康。脱落酸(ABA)是一种重要的植物非生物胁迫诱导激素,在植物生长发育和应对各种逆境胁迫中起调节作用。近年来大量的研究发现,外源ABA能缓解重金属对植物的胁迫,改善植物重金属耐受性。其机制包括,调控植物对重金属的吸收和积累,改善重金属对植物光合系统的损伤,参与胁迫下植物细胞抗氧化系统的平衡,影响植物组织中其他激素的水平,以及胁迫下植物的营养元素吸收和平衡。在分子层面上,ABA通过调控ABA响应基因,特别是调控相关转录因子和载体蛋白基因的表达,实现对植物各种生理生化过程的再平衡,提高对重金属胁迫的耐受性。

白银矿区土壤重金属及可培养细菌重金属耐受性研究

对白银矿区土壤重金属进行分析研究,分离、筛选和鉴定了受污染土壤中的可培养细菌,并考察其对土壤中重金属胁迫的耐受性。结果表明:白银矿区王岘镇尾渣堆和东大沟河沟土壤重金属污染Pb>Zn>Cu;从污染最严重的土壤中分离、筛选出砖红色微杆菌(Microbacterium testaceum)、特基拉芽孢杆菌(Bacillus tequilensis)和解单端孢菌素微杆菌(Microbacterium trichothecenolyticum)3种细菌,其中菌株M1(Microbacterium testaceum)对Pb、Zn、Cu、Cd的胁迫具有明显的耐受性。

植物对重金属耐受性的研究概况

概述了植物对重金属耐受性的研究概况,介绍重金属污染对高等植物生长、发育的影响,以及高等植物重金属耐受性的分子机理和耐受性相关基因的克隆与表达以及如何利用抗重金属的植物资源治理污染,培育绿色产品的研究成果。

鬼针草对重金属镉的耐受性和抗氧化酶响应特征研究

采用营养液栽培的方式,设置不同浓度Cd(0、20、40、80 mg/L和160 mg/L)胁迫处理,探究不同浓度下鬼针草的生长、耐受能力和抗氧化酶变化特征.结果表明:随Cd胁迫浓度升高,鬼针草生长受抑制加重,株高和生物量显著下降,Cd浓度为20 mg/L时根系耐性系数达最大为0.60,高于该浓度鬼针草生长发育受阻.植株Cd含量随胁迫浓度增加而升高,根部最高含量达1203.64 mg/kg,Cd1(20 mg/L)处理时Cd富集总量最大,后逐渐减小.抗氧化酶活性(过氧化物酶、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶)呈现先升后降再升高的趋势,表现出对Cd胁迫的响应过程,其中超氧化物歧化酶活性变化与鬼针草Cd的吸收呈极显著正相关(P<0.01).研究表明鬼针草对Cd有较强吸收能力,适用于有效Cd浓度低于20 mg/L的污染土壤修复.

1株耐重金属植物促生菌Y3的分离、生物学特性及全基因组测序分析

从江西东乡野生稻自然保护区野生稻(Oryza sativa L.)植株中分离获得1株固氮菌株Y3,通过16S rRNA和基因组系统发育分析,鉴定为Kosakonia sacchari。生理生化和促生试验表明,Y3对重金属Cu^(2+)、Ni^(2+)、Co^(2+)和Zn^(2+)具有较好的耐受性,Cd^(2+)的耐受浓度达到200μg/mL,同时具有固氮和产铁载体的功能。基因组注释和比较基因组学分析显示,Y3基因组大小为5.1 Mb,GC含量53.68%,具有5140个编码基因,其中包含74个tRNA基因、8个rRNA基因和4985个功能蛋白基因;同源基因分析表明,6株Kosakonia sacchari菌株共有3987个基因簇,其中Y3与其他5株菌株共享4417个基因簇;比较基因组分析表明,Y3基因组中存在与植物促生作用有关的铁载体合成酶和固氮酶相关基因,以及与Zn^(2+)转运和Cu^(2+)抗性相关的基因。本试验深入研究了Y3的促生和重金属耐受性机制,为更有效地利用其在植物-微生物联合修复重金属污染土壤方面提供了理论依据。

真菌对重金属Pb(Ⅱ),Cd(Ⅱ),As(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)耐受性的比较研究

从两种不同土壤环境中筛选获得19株真菌,并对其重金属耐受性进行比较分析。其中,从重金属污染严重的湖南水口山有色金属矿区土壤中筛选获得17株真菌,经鉴定分别属于曲霉属、木霉属、青霉属和镰孢属;从重金属污染较轻的廊坊经济开发区绿化用地中筛选获得2株真菌,经鉴定均为黑曲霉。研究重金属对不同土壤环境中分离的真菌的最小抑制浓度(MICs),分析菌种、生存环境、重金属浓度等因素对真菌重金属耐受性的影响,探讨真菌耐受高浓度重金属的机理。研究表明,从矿区分离获得的真菌中,Aspergillus niger PTN84等可耐受144 mmol/L Pb(Ⅱ),A.terreus PTN21,A.flavus PTN29和Trichoderma asperellum PTN1可耐受36 mmol/L Cd(Ⅱ),Fusarium sp.PTN12,A.terreus PTN21和T.asperellum PTN1可耐受36 mmol/L Cu(Ⅱ),Fusarium sp.PTN12可耐受72 mmol/L As(Ⅲ),整体上其重金属耐受能力高于文献报道的菌株,在重金属土壤修复方面具有潜在的应用价值。

环境丝状真菌对3种重金属的耐受性能比较与解析

考察11种丝状真菌在3种重金属(Cr(Ⅵ)、Pb2+、Cd2+)胁迫条件下的生长情况,测定重金属对供试菌株的最小抑制浓度(MIC),探讨供试菌株对重金属的耐受性。结果表明,重金属对供试菌株生长的抑制作用随重金属浓度升高而增大,高浓度重金属胁迫条件会改变供试菌株的培养性状。在14d的观察期内,Mucor sp.(菌株号Mu-tea1)对Cr(Ⅵ)表现出较好耐受性,MIC为220mg/L,在此条件下菌落直径为3.1cm,与其他菌株相比有显著性差异(p<0.05)。对Cd2+有较好耐受性的菌株有Neofusicoccum sp.(菌株号Nf1172)和Penicilliumsp.(菌株号Pe-soil2),MIC均为18mmol/L,在此条件下菌落直径分别为2.3、2.7cm,与其他菌株相比均有显著性差异(p<0.05)。对Pb2+耐受性最好的菌株为Pe-soil2,MIC为18mmol/L,在此条件下菌落直径为4.3cm,与其他菌株相比有显著性差异(p<0.05)。研究结果可为下一步利用优势菌株修复环境中重金属污染提供科学依据和研发材料。

铅锌尾矿重金属耐受细菌分析和质粒检出率

利用含不同铅锌浓度的重金属选择性平板,对堆积时间为20a的铅锌尾矿中细菌重金属耐受性特征进行分析,并对其质粒检出率进行测定,为深入了解细菌对重金属的适应机理提供理论依据。实验结果显示:尾矿中重金属(Pb、Cu、Co、Cd)总量及EDTA提取态含量均显著性地高于对照土壤,而可培养细菌的数量要极显著性地低于对照土壤。尾矿与对照土壤均有一定的重金属耐受细菌群体,但总体上,铅锌尾矿重金属耐受性细菌数量要略多一些。耐锌细菌的质粒检出率分别为74.07%(尾矿)和70.59%(对照),耐铅细菌的质粒检出率分别为93.1%(尾矿)和90.3%(对照),尾矿土壤耐性细菌质粒的检出率要高于对照土壤。

铜绿假单胞菌重金属离子耐受性调查及相关机制的研究

旨在调查铜绿假单胞菌临床菌株对多种重金属离子的耐受性,并对相关机制进行初步研究。测定临床菌株在含有重金属离子培养基中的生长状况;构建转录融合报告基因,分析铜绿假单胞菌中RND外排泵CzcCBA的表达水平;PCR方法结合DNA测序分析调节基因czcR和czcS的序列差异。结果显示,158株铜绿假单胞菌临床菌株中,大多数耐受0.002 mol/L Co2+,1株不能在0.001 mol/L Co2+条件下生长,对照菌株ATCC27853在0.003 mol/L Co2+条件下能够生长。分析其中2株临床菌株和对照菌株ATCC27853对其它重金属离子的耐受性,结果显示其耐受趋势与Co2+一致。进一步分析了转录融合报告基因czcC-lacZ在临床菌株中的表达水平发现,β-半乳糖苷酶活力与重金属离子耐受性一致,重金属离子能够诱导β-半乳糖苷酶活力的提高。对操纵子czcCBA的调节基因czcR和czcS序列分析显示,3株菌株中调节蛋白CzcR的氨基酸序列相同,而蛋白CzcS的氨基酸序列则存在多处差异。得出结论,铜绿假单胞菌临床菌株对重金属离子存在耐受性,耐受程度与外排泵CzcCBA的表达水平相关,调节蛋白CzcS某些氨基酸的突变,可能改变了操纵子czcCBA的表达水平。

抗重金属土壤微藻F1对Cu^(2+)胁迫的耐受生理机制研究

以从新疆富蕴县金属矿区土壤筛选出的抗重金属微藻F1为材料,测定在不同浓度(0、0.5、1.0、1.5和2.0mmol/L)Cu^(2+)胁迫下F1微藻叶绿素a、可溶性蛋白、MDA和谷胱甘肽(GSH)含量,以及谷胱甘肽硫转移酶(GST)、谷胱甘肽过氧化酶(GSH-PX)和谷氨酰半胱氨酸合成酶(GCL)的活性,同时用红外光谱仪检测细胞壁上参与重金属螯合的官能团,用扫描电镜分析细胞壁上的离子交换情况,探讨F1土壤微藻对Cu^(2+)胁迫的耐受生理机制,为利用微藻生态修复技术去除污染区土壤重金属奠定基础。结果显示:(1)F1土壤微藻对Cu^(2+)具有较强的耐抗性。(2)F1土壤微藻细胞中参与吸附Cu^(2+)的基团分别为-OH、-CH2、-RCONH2和C-OH等。(3)F1土壤微藻在吸附Cu^(2+)的过程中,Cu^(2+)与细胞壁上的Al^(3+)、Fe^(2+)、Mg^(2+)、Ca^(2+)、K^+、Na^+和Zn^(2+)发生了交换。(4)藻细胞中的GSH和GSH-PX在F1土壤微藻耐受Cu^(2+)胁迫时起主要作用。研究认为,F1微藻种对Cu^(2+)的耐受性首先与其细胞壁外表细微结构及其离子交换特性有关,并且细胞壁上-OH、-CH_2、-RCONH_2和C-OH等化学基团起着重要作用,其次细胞内的谷胱甘肽以及谷胱甘肽相关酶类能够有效清除活性氧的过量积累,最终保护细胞免受重金属胁迫损伤。

金属矿区土壤重金属污染的植物修复研究现状

受矿业活动影响,金属矿区及周边土壤重金属污染已成为严重的环境问题之一。植物修复技术是近年来发展起来的清除土壤中重金属的一种有效、经济的生态技术。重金属污染土壤植物修复技术主要有植物固定、植物挥发和植物吸收等方式,植物固定技术是利用植物阻隔土壤中重金属的迁移,而植物挥发和植物吸收则是将土壤中的重金属移除。本文系统总结了迄今在金属矿区土壤重金属污染的植物固定和植物吸收修复技术研究方面的现状与进展,包括矿区超富集植物筛选、超耐受性植物筛选、提高重金属生物有效性的高效活化剂以及降低重金属迁移能力的化学钝化剂研究等。提出了当前相关领域研究中存在的主要问题,并提出了进一步研究的主要方向。

萱草乙二醛酶Ⅰ活性对重金属锌耐受的影响

乙二醛酶系统包括三个酶:乙二醛酶Ⅰ、乙二醛酶Ⅱ和乙二醛酶Ⅲ,它们在植物适应环境胁迫中具有十分重要的作用。本研究以萱草品系‘63#’自交后代为材料,并根据乙二醛酶Ⅰ活力高低将自交后代划分成四个等级。测定不同等级的萱草在受到锌胁迫时的生理指标,探究萱草植株受到重金属锌胁迫的影响和乙二醛酶Ⅰ活力的关系。结果显示萱草植株受到锌胁迫的程度随着乙二醛酶Ⅰ活力的升高而减弱,锌胁迫下乙二醛酶Ⅰ活力高的株系还表现出更高的叶绿素含量和较低的丙二醛含量,为建立了基于乙二醛酶Ⅰ活力锌耐受萱草植株筛选体系提供参考。此外,结果显示过量表达萱草乙二醛酶Ⅰ基因(HfGLX I-1)的转基因萱草株系具有更好的重金属锌耐受性。这些结果表明乙二醛酶Ⅰ对提高植物的重金属锌耐受性可能具有普遍性。

一株食源性单增李斯特菌镉、砷耐受基因的测序分析

为了探究食源性单核细胞增生李斯特菌对重金属的耐受性及耐受基因,本研究在一株食源性单增李斯特菌LM3中发现一段携带重金属镉耐受基因盒cadAC4及砷耐受基因盒arsD1A1R1D2R2A2B1B2的插入序列。通过琼脂稀释法测定菌株对重金属镉和砷的耐受性,PCR及DNA测序、生物信息学分析,对插入序列的结构进行分析鉴定及与不同种属携带相似基因岛进行了分析。该菌株表现出低水平的镉耐受性,对砷表现为敏感。菌株携带cadA4,及arsA1和arsA2基因,不携带cadA1,cadA2及cadA3基因。镉耐受基因cadAC4能介导低水平的镉耐受性,相反地,砷耐受基因盒arsD1A1R1D2R2A2B1B2并未表达或表达受到抑制。测得序列长36629bp,具有高度保守性,是亚洲国家首次在食源性单增李斯特菌中发现该插入序列。砷耐受基因盒存在位置具多样性,且可以由不同基因组合。

镉污染水稻种子内生细菌的分离及其耐镉性和植物促生性研究

【目的】植物内生细菌在促进植物生长和重金属污染土壤修复中发挥着重要作用。本研究对镉污染水稻种子内生细菌进行分离和功能鉴定,从而确定其镉耐受性、植物促生性以及对镉胁迫下水稻种子萌发和幼苗生长的影响。【方法】采用乙醇-次氯酸钠联合灭菌法对水稻种子进行表面灭菌,采用标准平板培养法对内生细菌进行分离、纯化;对菌株16S rRNA基因进行扩增和测序,鉴定菌株的分类学地位;运用微量稀释法、电感耦合等离子体质谱法、比色法测定内生细菌的镉耐受性、镉去除率和植物促生性;采用浸种法进行菌剂侵染,观察施加菌剂对水稻种子萌发、幼苗生长和镉积累的影响。【结果】从两个水稻品种的种子中共分离得到133株内生细菌,分属于12个属的24个种。在低镉品种728B中分离得到83个菌株,主要包括假单胞菌属(34.94%)、芽孢杆菌属(28.92%)和类芽孢杆菌属(10.84%)菌株。在高镉品种博B中分离得到50个菌株,主要包括泛菌属(40%)、短小杆菌属(22%)和微杆菌属(12%)菌株。对24个代表性菌株的镉耐受性进行测定,发现镉离子对菌株的最小抑制浓度介于80–2560μmol/L,其中芽孢杆菌HNR-4具有最高的镉耐受性。在含有5μmol/L CdCl_(2)液体培养基中培养24 h,HNR-4对镉的去除率达到77.57%。对24个菌株的植物促生性测定发现,IAA合成量为0.78–40.12μg/mL;铁载体产生量为1.46–752.74 mg/L;溶磷量为0–3.10 mg/L;ACC脱氨酶比活力为0–9.22 U/mg。施加芽孢杆菌HNR-4菌剂显著提高了镉胁迫下水稻种子萌发率和幼苗茎叶长,减小了镉离子由根部向地上部分的转移系数。【结论】尽管不同镉污染水稻品种的种子内生细菌组成存在一定差异,但这些内生细菌均有不同程度的耐镉性和植物促生性。对耐镉内生细菌的分离和鉴定,有助于进一步探讨重金属污染下内生细菌与植物互作机制以及微生物应用于农田重金属污染修复的潜力。