羊栖菜能量 羊栖菜对重金属铜的吸附及生理响应

2018-05-29 - 羊栖菜

本研究采用比较生理学与蛋白质组学、代谢组学技术相结合的研究方法,分析了低浓度(0.25、0.5mg/L)慢性铜胁迫和高浓度(1.5、3.0mg/L)急性铜胁迫对褐藻羊栖菜(Hizikia fusiformis)生理代谢的影响,主要结果如下:1、羊栖菜吸附的重金属铜包括两部分,吸附在羊栖菜藻体表面的部分—物理吸附,以及进入羊栖菜藻体内部的部分—生物吸附。

羊栖菜能量 羊栖菜对重金属铜的吸附及生理响应
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0.25mg/L铜慢性胁迫羊栖菜7天,吸附铜的80%为生物吸附,随胁迫时间延长而显著增加。

0.5mg/L铜慢性胁迫7天,物理吸附和生物吸附量均显著增加,但生物吸附量比例下降为46%。1.5mg/L和3.0mg/L铜急性胁迫1天,铜吸附总量分别为0.

25、0.5mg/L铜胁迫7天的7.09、3.42倍和7.79、3.76倍,生物吸附量分别占总吸附量的31.2%和52.7%。2、0.25mg/L慢性胁迫下,羊栖菜生物量、相对生长速率、叶绿素荧光和叶绿素含量以及过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和丙二醛等生理指标与对照比变化不显著。

羊栖菜能量 羊栖菜对重金属铜的吸附及生理响应
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0.5mg/L铜慢性胁迫至第5天,上述指标与对照相比差异显著。1.5mg/L和3.0mg/L铜急性胁迫1天,羊栖菜的上述指标与对照相比变化更为明显。

羊栖菜对重金属铜胁迫的生理响应与铜的生物吸附量关系更为密切。3、蛋白质组学研究结果表明,0.5mg/L铜胁迫处理7天,羊栖菜有26个蛋白质点丰度发生变化,其中6个上调,20个下调,但有4个蛋白点(spot85,369,468和1588)在数据库(NCBI和KEGG)中没有功能注释。

羊栖菜能量 羊栖菜对重金属铜的吸附及生理响应
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3.0mg/L铜胁迫处理1天,羊栖菜有30个蛋白质点丰度发生变化,22个被鉴定,其中6个上调,16个下调。

经MALDL-TOF/TOF MS分析,响应慢性铜胁迫的羊栖菜蛋白主要包括参与碳水化合物代谢、能量代谢和氧化磷酸化过程中的蛋白质;响应急性铜胁迫的羊栖菜蛋白主要为参与光合作用、碳水化合物代谢、能量代谢和部分与蛋白定向相关的蛋白。

羊栖菜能量 羊栖菜对重金属铜的吸附及生理响应

4、利用核磁共振(1H NMR)技术和气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术的代谢产物研究表明,它们均属于氨基酸、糖类和三羧酸循环(TCA)中间体。核磁共振鉴定的总峰数为286个,有25个代谢产物被鉴定,其中乳酸和三甲胺上调,甘露醇、苹果酸和抗坏血酸下调,其它被发现的多元醇、有机酸和糖类均呈下调变化。

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气相色谱-质谱联用技术的检测结果与核磁共振结果相似,总峰数为288个,有45个代谢产物被鉴定,它们均呈下调变化,其中抗坏血酸、乳酸、苹果酸和甘露醇下调更为明显。

5、综合分析蛋白质组学和代谢组学研究结果,羊栖菜响应重金属铜胁迫的代谢途径包括叶绿素合成、糖酵解、三羧酸循环和抗坏血酸合成等途径。

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