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1株镉耐受真菌C12的鉴定及其镉耐受性研究

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2017年第9期45卷 71-80页

作者：楚文卉谢清哲杨超冯欢褚洪龙豆青王海华王春燕西北农林科技大学林学院陕西杨凌712100

【目的】对1株镉耐受性较强的弯孢属真菌C12进行分类鉴定,评估其对重金属镉的耐受能力,并初步分析和探讨其相关的镉耐性机制,为揭示真菌的重金属抗性机制及其在重金属污染治理中的应用提供依据。【方法】利用形态和分子生物学相结合的... 详细信息

【目的】对1株镉耐受性较强的弯孢属真菌C12进行分类鉴定,评估其对重金属镉的耐受能力,并初步分析和探讨其相关的镉耐性机制,为揭示真菌的重金属抗性机制及其在重金属污染治理中的应用提供依据。【方法】利用形态和分子生物学相结合的方法对菌株C12进行分类鉴定,采用固体和液体2种培养方法研究不同Cd^(2+)质量浓度(0,20,40,80,160,320mg/L)下菌株C12的生长状况,比较不同Cd^(2+)质量浓度下菌株C12培养液中pH值和有机酸含量以及菌丝内谷胱甘肽(GSH)和丙二醛(MDA)含量的变化。【结果】菌株C12被鉴定为津田弯孢(Curvularia tsudae);该菌在Cd^(2+)质量浓度高达320mg/L时仍有菌丝生长,菌丝体干质量在固体培养时随Cd^(2+)质量浓度的升高先增加后降低,在Cd^(2+)质量浓度为20mg/L时达到最大(P0.05),但均显著低于不加镉的对照(P0.05)。【结论】津田弯孢C12具有较高的镉耐受性,且液体培养条件下菌丝生长和镉耐受性明显优于固体培养,GSH和有机酸(柠檬酸、苹果酸和琥珀酸)的大量积累可能是其减轻镉毒害、提高镉耐受性的潜在机制之一。

关键词：津田弯孢镉耐受性有机酸谷胱甘肽

镉胁迫下丛枝菌根真菌对大叶女贞生长及镉耐受性的影响

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西部林业科学 2020年第1期49卷 87-91页

作者：何铮长春建筑学院建筑与规划学院吉林长春130607

为了提高大叶女贞对Cd胁迫的耐受性,以大叶女贞为试验材料,研究接种不同丛枝菌根真菌对Cd污染土壤中大叶女贞生长及Cd积累和分配的影响。结果表明,5种AMF均可与大叶女贞根系形成互利共生关系,其中,根内球囊霉(Gi)侵染率最高,达到76.52%;... 详细信息

为了提高大叶女贞对Cd胁迫的耐受性,以大叶女贞为试验材料,研究接种不同丛枝菌根真菌对Cd污染土壤中大叶女贞生长及Cd积累和分配的影响。结果表明,5种AMF均可与大叶女贞根系形成互利共生关系,其中,根内球囊霉(Gi)侵染率最高,达到76.52%;5种AMF均可明显促进Cd胁迫下大叶女贞的生长,其中,根内球囊霉(Gi)促生效果最佳,株高、茎粗及总干重分别比对照(CK)提升64.77%、52.48%和41.43%,均较对照达到显著差异水平(P<0.05);接种AMF均可降低Cd污染土壤中大叶女贞茎、叶的Cd含量和积累量,提升大叶女贞根部的Cd含量和积累量,大叶女贞总Cd积累量也显著得到提升(P<0.05),其中,接种根内球囊霉(Gi)变化幅度最大。接种AMF均可明显降低大叶女贞Cd迁移率、提升Cd滞留率和富集系数,其中,接种根内球囊霉(Gi)变化幅度最大,迁移率较对照(CK)降低66.30%,滞留率和富集系数分别较对照(CK)提升71.6%和87.31%。

关键词：丛枝菌根真菌大叶女贞根内球囊霉生长镉耐受性

利用细菌表面展示技术构建镉耐受性的重组根瘤菌

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利用细菌表面展示技术构建镉耐受性的重组根瘤菌

作者：方彩云华中农业大学

学位级别：硕士

本文以具有表面展示功能的野油菜黄单胞菌(Xanthomonas campestris)ACCC10049冰晶核蛋白N端(inaXN)为运载蛋白,将猴金属硫蛋白α结构域四聚体(MT4α)展示在费氏中华根瘤菌(Sinorhizobium fredii) HN01菌株的细胞表面;在此基础上,在培养... 详细信息

本文以具有表面展示功能的野油菜黄单胞菌(Xanthomonas campestris)ACCC10049冰晶核蛋白N端(inaXN)为运载蛋白,将猴金属硫蛋白α结构域四聚体(MT4α)展示在费氏中华根瘤菌(Sinorhizobium fredii) HN01菌株的细胞表面;在此基础上,在培养条件下测定比较测定了重组菌和出发菌对镉的耐受性及吸附能力,通过盆栽实验考察了重组菌与豆科植物共生时共生体系对镉的富集和共生表型。将PCR扩增得到的金属硫蛋白及金属硫蛋白表面展示基因分别与广宿主载体pBBR1MCS5、pTPG-PnifH分别构建组成型金属硫蛋白表达载体(pBLM)、组成型金属硫蛋白表面展示载体(pBLIM)、诱导型金属硫蛋白表达载体(pTNM)及诱导型金属硫蛋白表面展示载体(pTNIM),并通过三亲本杂交,将四个表达载体接合转移至HN01中筛选获得四种重组菌。在培养条件下,我们测定了重组菌和出发菌对镉的吸附能力及耐受性,结果表明：组成型表达重组菌HN01 (pBLIM)、HN01 (pBLM)在上述两个方面的能力均强于出发菌HN01。其中HN01 (pBLIM)对镉的吸附富集能力提高了2倍,其镉吸附能力也强于HN01 (pBLM)。本研究还发现重组根瘤菌具有很好的静态吸附效果。盆栽实验结果表明：接种重组菌]HN01 (pBLIM)、HN01 (pBLM)、HN01 (pT NIM)、HN01 (pTNM)和HN01的共生体系与镉的相互作用结果各有不同。在镉胁迫条件下,重组菌和出发菌与大豆共生体系对植物生长均起到了一定的保护作用,但对镉的富集能力则有所不同。其中在Cd2+浓度为9μmol/L的盆栽实验显示,接种诱导表达型重组菌HN01 (pTNIM)的大豆根瘤中,其Cd2+富集含量最大为出发菌的1.85倍。

关键词：细菌表面展示金属硫蛋白重组根瘤菌镉耐受性富集

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乳酸菌对重金属镉的耐受性和吸附机制研究

乳酸菌对重金属镉的耐受性和吸附机制研究

作者：熊婧暨南大学

学位级别：硕士

重金属镉通过各种来源进入到环境中,从而导致农产品和食品污染。镉的摄入会对人体的器官和各个系统造成危害。使用食品安全级的乳酸菌去除食品和人体中的镉成为了新的研究方向。本论文通过筛选耐镉乳酸菌、研究菌株对镉的耐受性和吸附机... 详细信息

重金属镉通过各种来源进入到环境中,从而导致农产品和食品污染。镉的摄入会对人体的器官和各个系统造成危害。使用食品安全级的乳酸菌去除食品和人体中的镉成为了新的研究方向。本论文通过筛选耐镉乳酸菌、研究菌株对镉的耐受性和吸附机制,对其作为镉吸附剂的可行性进行了评估,具体工作如下:1.从土壤和人粪便样品中分离出104株对重金属镉有较高耐受能力的疑似乳酸菌,通过最低抑菌浓度(MIC)测定筛选出11株耐受高浓度镉(MIC≥4.0 g/L)的菌株,经细菌16S r RNA测序鉴定出7株为乳酸菌;同时对17株实验室保藏的标准乳酸杆菌进行MIC测定,筛选出4株对镉具有高耐受性的乳酸杆菌(MIC≥4.0 g/L)。2.对乳酸菌的镉吸附能力进行初步探索,发现对镉耐受的乳酸菌均具有镉吸附能力,以上11株对镉具有高耐受能力的乳酸菌在100 mg/L Cd2+水溶液中的吸附率达到21.01.4%。根据吸附效率选取4株菌,MT 2-4(Enterococcus faecium)、MT 3-5(***)、RW 2-4(***)和LAB-5(Lactobacillus rhamnosus)对其镉吸附特性进行了考察,针对6个影响因素:p H、时间、温度、金属离子浓度、菌体浓度和菌体预处理对吸附的影响。结果显示:(1)镉离子初始浓度的增加使吸附量上升,吸附率总体呈下降趋势;(2)菌体浓度升高使吸附量降低、吸附率上升;(3)随着吸附时间的延长,吸附量和吸附率逐渐增加,在6020 min达到平衡;(4)p H对4株乳酸菌的影响不一样,其中p H 7.0为MT 2-4、MT 3-5和RW 2-4的最佳p H值,p H 4.0.0为LAB-5的最佳p H;(5)温度对乳酸菌的影响不大;(6)菌体预处理后的失活菌体对镉的吸附能力增加。综合认为乳酸菌的最佳吸附条件为100 mg/L镉离子浓度、5 g/L菌体浓度、p H=6.0.0、37°C、6020 min。3.以1株低耐受菌株LAB-54(***)作为对照,使用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)3种分析手段结合研究分析RW 2-4、MT 3-5和LAB-5与镉吸附前后的细胞微观结构及形态变化,证明了细胞组成成分参与了镉离子与乳酸菌的相互作用,参与官能团有羟基(O-H)、羧基(C=O)、磷酸基(P=O)、酰胺基(N-H)、烃基(C-H)。镉离子使细胞的微观结构受到了严重破坏,处理后的细胞出现变形、扭曲、凹陷、粗糙、皱褶、破裂、穿孔等现象,镉离子微沉淀附着在胞壁和胞质中。推测乳酸菌与镉相互作用的吸附机制包括胞外的络合反应、离子交换、物理吸附(静电引力)、微沉淀和胞内扩散。4.以低耐受菌株LAB-54作为对照,与LAB-5同时进行镉的驯化培养。通过生长曲线测定对这2株乳酸菌在重金属镉驯化过程中产生的变化进行研究,发现在驯化过程中,乳酸菌对新环境有一个短暂的适应阶段,随着镉离子浓度不断地提升,细菌所需的适应时间延长。显示受镉胁迫的乳酸菌为了适应压力,启动了自身保护机制,降低了新陈代谢的速率,到达新环境后代谢速率提升缓慢。此外,使用PCR和脉冲场凝胶电泳技术(PFGE)对驯化后菌株的稳定性进行研究分析。LAB-54不携带cad A耐受基因,高耐受性乳酸菌LAB-5携带cad A,驯化前后该基因序列未发生变化,该基因与镉耐受性的关联则需进一步研究。驯化前后的LAB-5和LAB-54各自拥有专一的PFGE指纹图谱,证明了驯化前后菌株的亲本关系,驯化过程中不存在基因片段的重大缺失,确证了乳酸菌的稳定性及驯化的安全性。本研究所筛选的乳酸菌为来源于人体胃肠道中的安全菌株,对其作为能够吸附重金属镉并具有解毒作用的肠道益生菌提供初步理论基础。

关键词：乳酸菌镉耐受性吸附机制驯化脉冲场凝胶电泳

水稻根内生菌Bacillus ***35耐受及累积吸附Cd的机制

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科学通报 2024年第7期69卷 950-964页

作者：王博黄琴石美侠史高玲卢信陈未高岩江苏大学环境与安全工程学院镇江212013 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所南京210014 农业农村部长江下游平原农业环境重点实验室南京210014 南京农业大学资源与环境科学学院南京210095

水稻对镉(Cd)的高富集能力会引发人体健康风险.利用内生菌降低水稻根系Cd移动性的研究已被广泛关注,但具有高Cd耐受性的水稻内生菌资源尚待发掘,其对不同浓度Cd的耐受和累积吸附机制也有待深入研究.本研究基于前期筛选出的高Cd耐受性水... 详细信息

水稻对镉(Cd)的高富集能力会引发人体健康风险.利用内生菌降低水稻根系Cd移动性的研究已被广泛关注,但具有高Cd耐受性的水稻内生菌资源尚待发掘,其对不同浓度Cd的耐受和累积吸附机制也有待深入研究.本研究基于前期筛选出的高Cd耐受性水稻根内生菌Bacillus ***35,通过液体培养实验研究其对Cd的耐受和累积吸附机制.结果表明,菌株RE35对Cd的最大耐受浓度可达600 mg/L,最大吸附容量为28.49 mg/g,对1和5 mg/L Cd^(2+)的去除率可达88.4%和80.4%.当Cd浓度低于20 mg/L时,菌株RE35对Cd^(2+)的去除以胞内累积为主,随着Cd浓度升高,菌株三磷酸腺苷酶活性显著增强,透射电子显微镜和X射线能谱结果显示Cd均匀地分布于菌株细胞内.当Cd浓度高于20 mg/L时,胞外吸附对Cd^(2+)的去除具有重要作用,其分泌的胞外聚合物中蛋白质组分增加.X射线光电子能谱和傅里叶变换红外吸收光谱结果显示,菌株胞外蛋白质的氨基和酰胺等基团与Cd的吸附密切相关.本研究阐明了高Cd耐受性内生菌RE35对不同浓度Cd的累积吸附机制,为内生菌菌剂开发提供了宝贵的菌种资源信息.

关键词：水稻内生菌镉耐受性胞内累积胞外吸附芽孢杆菌

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一株肉葡萄球菌的降镉特性与机制研究

食品与发酵工业 2024年第2期50卷 132-137,152页

作者：董华煜王然然仇梦真李国旻徐俊南李军樊明涛魏新元西北农林科技大学食品科学与工程学院陕西杨凌712100

该文对从实验室筛选出的具有强耐镉能力的肉葡萄球菌(Staphylococcus carnosus)846进行了降镉特性和降镉机制的研究。分析了pH值、Cd^(2+)浓度、菌体浓度和其他金属离子等因素对其降镉能力的影响,并通过扫描电镜,能谱和傅里叶光谱探究... 详细信息

该文对从实验室筛选出的具有强耐镉能力的肉葡萄球菌(Staphylococcus carnosus)846进行了降镉特性和降镉机制的研究。分析了pH值、Cd^(2+)浓度、菌体浓度和其他金属离子等因素对其降镉能力的影响,并通过扫描电镜,能谱和傅里叶光谱探究了该菌的降镉机制。结果表明,当pH值为5,Cd^(2+)质量浓度为50 mg/L和菌体质量浓度为1 g/L时,菌体的降Cd^(2+)效率最高;Mg^(2+)、Pb^(2+)和Zn^(2+)等金属离子的存在会对菌体的降Cd^(2+)效果产生负面影响,而Cr^(^(6+))的存在提高了菌体的降Cd^(2+)能力。Cd^(2+)的存在主要会使细胞表面发生褶皱,变得粗糙,甚至使细胞破裂。能谱结果证明Cd^(2+)在细胞表面的积累。细胞表面的—OH、—CH_(2)—、CH_(2)/CH_(3)、—C—OH和P=O等基团参与了菌体的降Cd^(2+)过程。因此,肉葡萄球菌846具有一定的降镉潜力,为降镉乳酸菌的开发提供了依据。

关键词：肉葡萄球菌二价镉镉耐受性降镉特性降镉机制

水稻根内生菌Bacillus sp. RE35耐受及累积吸附Cd的机制研究

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科学通报 2024年

作者：王博黄琴石美侠史高玲卢信陈未高岩江苏大学环境与安全工程学院南京农业大学资源与环境科学学院农业农村部长江下游平原农业环境重点实验室江苏省农业科学院农业资源与环境研究所

水稻对镉(Cd)的高富集能力会引发人体健康风险.利用内生菌降低水稻根系Cd移动性的研究已被广泛关注,但具有高Cd耐受性的水稻内生菌资源尚待发掘,其对不同浓度Cd的耐受和累积吸附机制也有待深入研究.本研究基于前期筛选出的高Cd耐受性水稻根内生菌Bacillus sp. RE35,通过液体培养实验研究其对Cd的耐受和累积吸附机制.结果表明,菌株RE35对Cd的最大耐受浓度可达600 mg/L,最大吸附容量为28.49 mg/g,对1和5 mg/L Cd2+的去除率可达88.4%和80.4%.当Cd浓度低于20 mg/L时,菌株RE35对Cd2+的去除以胞内累积为主,随着Cd浓度升高,菌株三磷酸腺苷酶活性显著增强,透射电子显微镜和X射线能谱结果显示Cd均匀地分布于菌株细胞内.当Cd浓度高于20 mg/L时,胞外吸附对Cd2+的去除具有重要作用,其分泌的胞外聚合物中蛋白质组分增加. X射线光电子能谱和傅里叶变换红外吸收光谱结果显示,菌株胞外蛋白质的氨基和酰胺等基团与Cd的吸附密切相关.本研究阐明了高Cd耐受性内生菌RE35对不同浓度Cd的累积吸附机制,为内生菌菌剂开发提供了宝贵的菌种资源信息.

关键词：水稻内生菌镉耐受性胞内累积胞外吸附芽孢杆菌

高耐镉膨胀肾形虫种群金属硫蛋白基因的鉴定与诱导表达

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水生生物学报 2023年第8期47卷 1284-1292页

作者：侯森赵雪高荣王影郑维彬王丽潘旭明任南琪陈瑛哈尔滨师范大学黑龙江省水生生物多样性研究重点实验室哈尔滨150025 哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院深圳518055

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... 详细信息

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*** 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。

关键词：镉耐受性金属硫蛋白中国东北种群膨胀肾形虫

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耐镉肾形虫金属硫蛋白基因研究

耐镉肾形虫金属硫蛋白基因研究

作者：赵雪哈尔滨师范大学

学位级别：硕士

在我国水体优先控制污染物黑名单中,镉位于重金属类之首。镉对生物的毒性效应之一是诱导金属硫蛋白（Metallothionein,MTs）表达。金属硫蛋白是一类广泛存在于生物界的重金属结合蛋白,具有金属离子平衡与解毒功能,但对于原生动物金属硫... 详细信息

在我国水体优先控制污染物黑名单中,镉位于重金属类之首。镉对生物的毒性效应之一是诱导金属硫蛋白（Metallothionein,MTs）表达。金属硫蛋白是一类广泛存在于生物界的重金属结合蛋白,具有金属离子平衡与解毒功能,但对于原生动物金属硫蛋白的研究还较少,相关基因信息不足,对该基因的研究有可能为镉生物监测提供靶点。原生动物对水环境中有毒物质的毒性反应较为敏感,是早期预报所处水生态系统恶化的理想指示物种。本文从三种原生动物肾形虫中筛选对镉具有较高耐受性的一种肾形虫,明确其耐镉能力与金属硫蛋白相关,并克隆出该肾形虫金属硫蛋白基因,分析其序列特征以及基因表达对镉胁迫的响应,为进一步探索肾形虫金属硫蛋白与其镉耐受性的关系和分子机制提供依据。主要实验结果如下:1.筛选高耐镉肾形虫对三种肾形虫进行纯化培养,根据形态学鉴定及基于核糖体小亚基序列构建系统进化树,物种鉴定分别为Colpoda ***、Colpoda inflata与Colpoda sp.。对不同浓度镉胁迫下三种肾形虫168 h的生长曲线、种群增长率以及世代时间进行分析,获得一种能耐受镉浓度高达10 mg/L的肾形虫,确定其为膨胀肾形虫（Colpoda inflata）哈尔滨种群。检测了96 h内连续4个时间点Colpoda inflata金属硫蛋白的含量变化,发现该肾形虫的金属硫蛋白含量在镉的诱导下明显升高。*** inflata的金属硫蛋白基因克隆和分析目前尚未有关于Colpoda inflata应对镉胁迫的金属硫蛋白相关基因被报道,根据四膜虫中该基因的保守区序列设计引物,反转录出c DNA后扩增出241 bp长度片段。该片段GC含量占44.98%,最大开放阅读框为159 bp,预测DNA分子量约为77.44 k Da,平均等电点为4.96,理论等电点为5.33,预测为非分泌蛋白。该序列与原生动物中Tetrahymena americanis的同源性最高达到30.90%,与高等动物中Drosophila melanogaster的同源性最高达到42.20%,且具有金属硫蛋白家族特有的保守序列Cys-Cys,X-Cys-X,属于7a亚型的金属硫蛋白基因。3.分析金属硫蛋白基因的表达与镉胁迫的关系在60 h、84 h和106 h三个时间点,6种浓度镉胁迫下,以q RT-PCR技术检测了金属硫蛋白基因的表达量变化。结果表明,金属硫蛋白基因的表达受高浓度镉诱导,但是高浓度镉对金属硫蛋白基因的诱导作用会随着处理时间的延长而降低。

关键词：重金属膨胀肾形虫(Colpoda inflata) 镉耐受性金属硫蛋白基因