藻体内类金属硫蛋白(MT-Like)对重金属诱导响应研究

摘要

近年来，随着社会工业发展，重金属污染事件越来越严重，重金属作为环境中主要污染物，造成的环境破坏及对人类的健康危害在环境科学研究领域中备受关注。我国在大型海藻养殖生产方面具有资源分布广泛的良好基础。藻类通过表面吸附或者体内巯基（-SH）络合重金属，诱导类金属硫蛋白(MT-Like)的合成，进而对重金属富集能力有所增强，耐毒性也随之变化，是一种良好的环境修复生物，为藻类用于控制与修复水体重金属污染提供科学依据和技术支撑。
　　采用实验室条件下重金属胁迫诱导培养海带，研究了海带对重金属富集规律及体内MT-Like合成含量的变化。本论文主要工作及结论如下:
　　1、海带中金属测定及对重金属富集研究:通过改变重金属浓度（例如0.001mmol/L、0.01 mmol/L、0.1 mmol/L、1 mmol/L ZnCl2、 CuCl2、和CdCl2溶液）培养海带，研究单一元素含量及培养时间的相关性、不同重金属诱导海带富集金属含量的表达趋势与差异性。
　　考察重金属诱导0、1、3、5、7、10d时海带样品，经冷冻干燥、研磨、微波消解，优化ICP-MS仪器工作参数。在最佳实验条件下，各元素的线性关系良好，方法精密度较高，准确度和重现性较好。对海带样品进行分析，发现海带对重金属有较强的富集能力，随着胁迫诱导时间的延长，富集量越大，富集倍数也越大，随着海水中重金属浓度的增加，富集量越大，富集倍数越小。经0.5 mol/LEDTA洗涤后，发现第7d、10d时海带体内金属含量不再变化，但总体金属含量呈增加趋势。
　　2.海带中MT-Like的提取纯化及表征:海带经ZnCl2胁迫培养后，新鲜海带均质搅碎，浸提、离心，得MT-Like粗提液。粗提液经葡聚糖凝胶层析柱G-75分离纯化，收集蛋白组分。实验测定了海带结合MT-Like的紫外吸收，发现该蛋白质的紫外光谱特征与牛血清白蛋白(BSA)及兔肝金属硫蛋白(Zn-MTs)十分相似。经SDS-PAGE粗略测定MT-Like分子量范围，ESI-MS法测定海带MT-Like分子量约为6.5 KDa。此外，利用HPLC-ICP-MS，双检测器及ICP-MS的高灵敏度、低检出限的优点，对藻体中MT-Like结合金属进行鉴别、检测分析，获得结合金属元素的准确含量，进一步确定MT-like的含量。
　　3.藻体中MT-Like对重金属诱导效应初步研究:利用Zn+Cu、Zn+Cd及Cu+Cd体系培养海带，与单一元素Zn、Cu、Cd诱导MT-Like进行比较，比较海带中MT-Like的本底值、不同浓度重金属诱导MT-Like的表达趋势与差异性，以及藻体内MT-Like的量变及培养时间的相关性。结果发现，在Zn+Cu、Zn+Cd及Cu+Cd诱导下，1、3、5、7、10d蛋白含量均有不同程度减小，且低于单一元素Zn、Cu、Cd胁迫培养结果，表明Cu、 Cd与Zn对诱导蛋白过程中可能存在拮抗效应。
　　本论文通过研究藻体内MT-Like的结构、含量变化及与重金属的结合能力，及多元重金属诱导藻体内MT-like协同与拮抗效应，揭示海藻对重金属的耐性及解毒作用，为藻类用于控制与修复水体重金属污染提供科学依据和技术支撑。

目录

摘要

第一章 前言

1 海洋重金属污染研究概述

1．1 重金属简介

1．2 重金属污染来源

1．3 重金属污染现状

1．4 重金属污染的生态效应

1．5 重金属的修复治理

2 研究藻类对重金属胁迫响应的必要性

3 藻类修复重金属污染的机理与技术

3．1 藻类对重金属吸附机理

3．2 藻类对重金属离子的生物转化及修复技术

4 金属硫蛋白(MT)的研究概况

4．1 金属硫蛋白简介

4．2 金属硫蛋白的功能

4．3 金属硫蛋白的诱导合成

4．4 金属硫蛋白的提取分离纯化

4．5 金属硫蛋白的检测技术

4．6 金属硫蛋白的应用前景

5 研究意义、研究内容和展望

5．1 研究意义

5．2 研究内容

5．3 展望

参考文献

第二章 海带中金属测定及对重金属富集研究

1 前言

2 实验部分

2．1 仪器与试剂

2．2 金属含量测定-微波消解-电感耦合等离子体质谱法

2．3 ICP-MS的工作参数

2．4 实验方法

3 结果与讨论

3．1 前处理条件的选择

3．2 ICP-MS仪器工作参数的优化

3．3 测定金属元素的方法考察

3．4 重金属含量测定

4 小结

参考文献

第三章 海带中类金属硫蛋白的提取纯化及表征

1 前言

2 实验部分

2．1 仪器与试剂

2．2 实验方法

3 结果与分析

3．1 金属硫蛋白紫外测定

3．2 重金属结合蛋白的分离和纯化

3．3 金属硫蛋白分子量的测定

3．4 HPLC-ICP-MS联用检测类金属硫蛋白

4．小结

参考文献

第四章 藻体中MT-Like对重金属诱导效应初步研究

1 前言

2 实验部分

2．1 仪器与试剂

2．2 实验方法

3 结果与讨论

3．1 金属硫蛋白含量的测定

3．2 MT-Like脱金属后紫外吸收检测

4 小结

参考文献

结论

致谢

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