茶树金属耐受蛋白基因CsMTP11的克隆及功能分析

金属耐受蛋白MTP(metal tolerance protein)是阳离子转运蛋白(CDF)家族的重要成员,在植物重金属转运过程中发挥重要调控作用。本研究以中茶108茶树为试验材料,通过RT-PCR和RACE方法克隆到茶树重金属耐受蛋白基因CsMTP11(Gen Bank登录号为KX450265),其全长c DNA为1197 bp,编码398个氨基酸残基,其编码蛋白分子量为44.85 k D,等电点为5.34。在线软件分析表明,CsMTP11蛋白具有5个跨膜结构域,且含有CDF家族的其他保守结构域。系统进化树分析结果表明,茶树CsMTP11与葡萄VvMTP11进化同源性最近,其氨基酸序列相似度高达90%。基因表达模式分析表明,CsMTP11基因在茶树老叶中的表达量最高,根中的表达量最低,另外,CsMTP11基因受重金属Mn和Co离子胁迫诱导表达。CsMTP11-YFP融合蛋白在拟南芥原生质体共定位试验表明,CsMTP11-YFP融合蛋白定位于质膜。CsMTP11在酿酒酵母及其突变株中的异源表达可以提高其对重金属Mn和Co离子的耐受性。综上所述,茶树CsMTP11属于Mn-CDF亚家族,可能参与茶树对重金属锰和钴的转运过程。

一株嗜酸异养菌的分离鉴定及其重金属耐受性研究

从污水处理厂活性污泥中分离纯化得到一株嗜酸异养菌JJU-2。经形态观察、生理生化特征和26S rDNA序列分析,鉴定该菌为胶红酵母菌(Rhodotorulamucilaginosa)。通过单因素实验获得JJU-2菌株最适生长pH为5,但可以耐受pH为1的极酸性环境最适生长温度为25℃最高耐受温度为40℃;当培养至4 h,JJU-2菌株进入对数生长期培养至16 h进入平稳期。对JJU-2菌株进行重金属耐受性研究,发现该菌株对Cd^(2+)、Cr^(3+)、Cu^(2+)、Ni^(2+)和Pb^(2+)离子的最大耐受浓度分别为1.5、10、5、2、20 mmol/L。JJU-2菌株与氧化硫硫杆菌JJU-1联合作用去除污泥中的重金属(Cu、Ni、Cd和Cr)效率分别为84%、96%、100%和71%。JJU-2菌株在生物淋滤去除污泥重金属的应用中具有很好的前景,也为研究极端环境中微生物的重金属耐受机制提供了材料。

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。

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。

水稻金属耐受蛋白基因OsMTP2生物信息学及表达分析

为了解水稻(Oryza sativa)响应重金属污染及对重金属积累的机制,利用生物信息学手段对水稻金属耐受蛋白(metaltolerance protein,M TP)OsM TP2的结构特征进行预测,并分析OsM TP2基因的表达特征。结果表明,该蛋白由415个氨基酸组成,具有很强的疏水性。mRNA原位杂交结果表明,OsMTP2在叶片输导组织中有较强的表达,但在根、花药中没有检测到明显的杂交信号。这说明水稻金属耐受蛋白基因OsMTP2主要在输导组织中表达,并在金属离子运输中发挥重要作用。

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.

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。

表面磷酸化CeO_(2)选择性还原NO及其碱金属耐受性

以Ce(NO_(3))_(3)·6H_(2)O和(NH_(2));PO;·3H_(2)O为原料,采用浸渍法制备了磷酸化CeO_(2)催化剂。以NH_(2)为还原剂,考察了磷酸化CeO_(2)催化剂氨选择性催化还原(NH_(2)-SCR)NO的脱硝性能。利用XRD、N_(2)吸附-脱附、XPS、NH_(2)-TPD、原位漫反射红外光谱对催化剂结构和性能进行了表征。结果表明,在250~500℃范围内,磷酸化CeO_(2)催化剂(CeP_(0.05))使NO的转化率在90%以上,且在碱金属和碱土金属中毒后,在300~400℃范围内,磷酸化CeO_(2)催化剂使NO的转化率仍保持在80%以上。磷酸化CeO_(2)催化性能的增强可归因于酸位点数量的增加,尤其是BrФnsted酸位点数量的增加。磷酸化改性产生更多的Ce^(3+)和化学吸附氧,提高了催化剂的氧化还原能力。当碱金属沉积在催化剂上时,碱金属被诱导迁移到磷酸化CeO_(2)的表面与Ce—O—P碱捕获位点结合,从而阻止碱金属攻击Ce^(4+)活性位点。

一株耐铁细菌的筛选与培养及其重金属耐受性研究

采用选择性培养基培养的方法,自张掖市临泽县平川镇铁尾矿矿区土壤样品中,分离纯化获得一株对金属铁具有较高耐受性的细菌,命名F1,由形态学特征和16S rRNA序列鉴定其为阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae);菌株培养条件研究表明,接种量1%、培养温度30℃、pH值7.0、NaCl浓度0.5%、摇床转速150 r/min为最适培养条件.重金属耐受性实验显示,该菌株可在浓度分别为1000 mg/L Fe^3+、800 mg/L Pb^2+、150 mg/L Cd^2+、900 mg/L Cu^2+、1100 mg/L Zn^2+的环境中生长,也可在上述五种重金属离子同时存在的环境中生长.Enterobacter cloacae F1表现出了良好的重金属耐受性,具备对重金属污染环境进行生物修复的潜能.

火山石对高金属耐受性铁氧化菌的固定化表征

铁氧化菌的固定化研究对铁氧化菌的应用具有重要借鉴意义。研究拟采用火山石作为固定化材料,提供一种高金属耐受性铁氧化菌的固定化颗粒。以Fe;的氧化率为主要监测指标,通过响应面设计设试验探究火山石粒径、固定化时间、摇床转速对火山石固定化铁氧化菌的影响。结果表明:不同固定化条件下的Fe;氧化率有显著差异,在火山石粒径为1.5 cm,摇床转速为120 rpm,固定化时间42 h条件下获得最高Fe;氧化率96.58%。以SEM表征火山石固定铁氧化菌的固定化能力,SEM下清晰可见火山石携带大量铁氧化菌,进而证实火山石对铁氧化菌的固定化能力。将火山石作为固定化载体既是对火山石功能的开发又降低将铁氧化菌应用于生物浸出的成本,对未来开发铁氧化菌固定化应用具有极大的促进作用。

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。

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。

不同金属富集能力品系福建牡蛎铜、锌耐受性分析

【背景】牡蛎具有强大的金属富集能力,被称为铜、锌超富集生物。同时,牡蛎在富集大量铜、锌后仍能正常存活,表现出超强的金属耐受能力。牡蛎对金属的富集能力存在显著的个体差异,是一种数量性状。目前已有采用富集动力学和全基因组关联分析等方法对牡蛎金属富集能力差异的机制进行解析的研究。但富集能力差异是否影响金属耐受性尚无定论。【目的】探究不同金属富集能力的福建牡蛎在不同发育阶段对铜、锌耐受性的差异。【方法】本研究利用福建牡蛎(Crassostrea angulata)高铜锌富集品系和低铜锌富集品系开展实验,测定不同品系福建牡蛎亲本的金属含量,并对两者D形幼体和6月龄成体进行铜、锌急性毒性实验,计算半致死浓度(LC_(50))。【结果】两品系间亲本的铜、锌含量均有显著差异;在D形幼体期,低富集品系幼体24 h的锌LC_(50)显著低于高富集品系幼体,24 h铜LC_(50)在两个品系中无显著差异,即高富集品系对锌的耐受性显著强于低富集品系,但两个品系对铜的耐受性无明显差异;在成体期,高富集品系成体96 h的铜、锌LC_(50)均高于低富集品系,即高富集品系对铜、锌的耐受性均显著强于低富集品系。【结论】福建牡蛎铜、锌富集能力越高,其耐受能力也越强,但受到了金属种类和生长发育阶段的影响,并且推测牡蛎在应对金属胁迫时,金属区域化隔离的解毒效率更高,也更适应环境的压力。【意义】本研究为探讨牡蛎金属富集能力与其耐受性间的联系奠定基础,并进一步为解析牡蛎金属富集和解毒机制提供参考。另外,研究牡蛎金属富集及耐受现象对保障食品安全以及利用牡蛎作为环境检测指示生物都具有重要意义。

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.

两种大型真菌菌丝体对重金属的耐受和富集特性

用平板培养法检测大型真菌秀珍菇和猪肚菇菌丝体对重金属铬、铅和锰的耐受及富集特性。分别测定了3种重金属不同浓度处理下秀珍菇和猪肚菇的菌落直径、菌丝体干重和菌丝体中的重金属含量。结果表明:秀珍菇和猪肚菇菌丝体对Cr的耐受特性和耐受能力相当,二者的菌落直径和菌丝体干重均随Cr处理浓度的增加先升高后降低,生长抑制率为50%的Cr浓度都约为200 mg/L,对铬的最大耐受浓度都为500 mg/L。秀珍菇菌丝体对Pb敏感,100 mg/L的Pb即可极显著的抑制秀珍菇菌丝的生长,而猪肚菇则直到500 mg/L的Pb,菌丝体的生长都未受显著影响;二者生长抑制率为50%的Pb浓度分别为100 mg/L和700 mg/L,最大耐受浓度分别为1000 mg/L和2000 mg/L;因此,猪肚菇对Pb的耐受能力比秀珍菇强。秀珍菇不耐锰,而猪肚菇对锰表现出相对较高的耐受能力,生长抑制率为50%的Mn浓度约为1000 mg/L,最大耐受能力为6000 mg/L。秀珍菇菌丝体对Cr和Pb、猪肚菇菌丝体对Cr和Mn均没有达到超富集。但猪肚菇菌丝体中Pb的含量可达1125.56 mg/kg(干重),达到超富集水平,暗示猪肚菇可能是铅超富集大型真菌。

一株重金属镉耐受小球藻的分离鉴定及其生长条件优化

以龙江河镉污染水体预留样本为实验材料,从中筛选得到一株重金属镉耐受藻株,经形态和分子生物学鉴定为小球藻属,命名为Chlorella sp.LQQ-1。实验从温度、pH、Cd^(2+)、有机碳源及有机氮源等方面对该藻株生长条件进行优化,并考察其在最佳生长条件下对水体中Cd^(2+)的去除效果。结果表明:该小球藻最适宜生长温度为30℃,最适宜pH为7.0左右。Cd^(2+)在低浓度下能促进小球藻的生长,当Cd^(2+)浓度超过30μmol·L^(-1)时,小球藻的生长受到抑制。适宜该小球藻生长的最佳葡萄糖添加浓度为10g·L^(-1),最佳尿素添加浓度为1g·L^(-1)。在最佳生长条件下,该小球藻对水体中Cd^(2+)的去除率达89.7%。

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。