微囊藻毒素NC-LR在水稻中积累和转运的初步研究

摘要

太湖蓝藻水华引发严重的水体微囊藻毒素污染。微囊藻毒素-LR(MC-LR)是普遍存在且毒性最强的一类微囊藻毒素。依赖于太湖水体灌溉的水稻是我国南方水稻产区的重要组成部分。虽然MC-LR在动物细胞中转运的分子机制已很明确，但目前关于MC-LR在植物中的积累机制及其安全风险评估鲜有报道。本文以水稻为材料，首先研究了其对MC-LR的累积量与毒性反应之间的相关性;然后检测了太湖周边稻田水稻籽粒中的MC-LR的累积量，并进行了食品安全风险评估;最后从水稻体内克隆了首个潜在的植物MC-LR转运蛋白基因，并进行了初步的功能验证。
　　第一，MC-LR在水稻中累积与毒性反应的相关性研究。采用不同浓度MC-LR(0-5μg/mL)处理水稻种子和幼苗。结果显示:高浓度MC-LR显著抑制种子萌发，这与淀粉酶活性的显著下降密切相关。MC-LR能够在水稻幼苗体内显著累积;中低浓度处理下(0.05-1μg/mL)，MC-LR在水稻体内的累积量与幼苗生长成显著负相关，与氧化损伤相关指标(MDA、POD、CAT、SOD)呈显著正相关。由此推断，吸收到水稻幼苗体内的MC-LR很可能通过引起细胞氧化损伤反应进而导致生长受阻。
　　第二，MC-LR在水稻籽粒中累积的食品安全风险评估。从太湖周边采集44个水稻籽粒样品，并采用ELISA检测其中的MC-LR含量。结果显示，共有21个样品检测出MC-LR(0.04-3.19μg/kg DW)，检出率为48％。风险评估结果显示，每天食用这些大米所摄入的MC-LR未超过WTO规定的MC-LR安全限量标准。这说明自然水体中的MC-LR能够在水稻籽粒中积累，存在一定的生态风险，但目前太湖周边水稻中MC-LR的累积量还相对较低。可能源于两个原因:一方面，太湖水体中的MC-LR浓度不足以引起其在水稻籽粒中的大量积累;另一方面，水稻通过根-茎-籽粒，逐步进行MC-LR的吸收和累积，长距离运输可能降低了MC-LR在籽粒中的积累效率。
　　第三，水稻中潜在的MC-LR转运蛋白基因OsOATPM的克隆与分析。以动物已报道的MC-LR转运蛋白基因为检索靶标，从水稻基因组中检索到同源的类似基因LOC_Os04g44430，并将其命名为OsOATPM。通过RT-PCR克隆到该基因全长cDNA(1794 bp)，其上游存在丰富的转录调控元件。序列分析预测显示OsOATPM蛋白属于典型的跨膜蛋白，具备运输多肽的功能。将OsOATPM基因在大肠杆菌（Escherichiacoli,E coli）中进行原核表达并进行功能分析，发现OsOATPM很可能介导了MC-LR的外排运输功能。虽然该蛋白的具体功能还需要进一步的遗传学验证，但本文的探索性研究为MC-LR在水稻中累积的食品安全风险评估提供了重要的理论依据。

目录

声明

摘要

缩写词

第一章 绪论

1．1 蓝藻水华与微囊藻毒素

1．2 微囊藻毒素的理化性质与生物合成

1．2．1 微囊藻毒素的理化性质

1．2．2 微囊藻毒素的生物合成

1．3 微囊藻毒素毒理作用研究

1．3．1 微囊藻毒素在人体和动物中的毒性

1．3．2 微囊藻毒素在植物中的毒·性

1．4 微囊藻毒素在动植物体内的吸收和转运

1．5 研究目的与意义

第二章 微囊藻毒素在水稻中的累积及其毒理效应

2．1 材料与方法

2．1．1 试验材料

2．1．2 试验方法

2．2 结果与分析

2．2．1 微囊藻毒素对水稻种子萌发及其淀粉酶活力的影响

2．2．2 微囊藻毒素对水稻幼苗生长的影响

2．2．3 微囊藻毒素在水稻幼苗中的累积效应

2．2．4 微囊藻毒素对水稻幼苗氧化损伤的影响

2．2．5 微囊藻毒素在稻米中的累积及其风险评估

2．3 讨论

第三章 水稻体内微囊藻毒素转运蛋白基因OsOATPM的克隆与功能研究

3．1 材料与方法

3．1．1 试验材料

3．1．2 试验方法

3．2 结果与分析

3．2．1 OsOATPM基因的RT-PCR扩增与核酸序列分析

3．2．2 OsOATPM基因上游转录调控区分析

3．2．3 OsOATPM基因在水稻体内的组织表达分析

3．2．4 OsOATPM氨基酸序列分析与蛋白质结构预测

3．2．5 OsOATPM原核表达与功能分析

3．3 讨论

第四章 全文总结

参考文献

在读期间发表的学术论文及研究成果

致谢