费氏中华根瘤菌ntrBC基因突变株的构建及其特性

从费氏中华根瘤菌(Sinorhizobium fredii)HN01基因文库的重组质粒pGXHN300上获得ntrB、ntrC基因完整序列.通过自杀质粒pK18mob同源单交换的方法,分别获得了HN01菌株的ntrB和ntrC基因的突变株GXHNB、GXHNC.功能检测证明GXHNB、GXHNC能以硝酸盐为唯一氮源进行正常生长,但不能以铵源作为唯一氮源进行正常生长.图4表2参15     

费氏中华根瘤菌HN01的putA基因克隆

从快生型大豆根瘤菌费氏中华根瘤菌HN01的基因组文库中克隆到一个putA(脯氨酸脱氢酶)基因,该基因与已报道的苜蓿中华根瘤菌1021中putA基因在核苷酸和氨基酸水平上分别有82%和86%相似性.利用自杀性质粒pK18mob构建含有putA基因部分片段的重组质粒,通过三亲本结合导入出发菌株HN01中,获得正向插入的极性突变体GXHNPA和反向插入非极性突变体GXHNPB.将putA基因完整的ORF连接到广宿主载体pLAFRJ上,获得用于互补的质粒pGXHN37,通过三亲接合,将pLAFRJ导入GXHNPA和GXHNPB获得互补菌株GXHNPHA和GXHNPHB.对出发菌株、突变菌株、互补菌株进一步的研究发现,以脯氨酸为唯一C、N源的MM培养基中培养时,突变体均不能生长,互补菌株和野生型HN01没有差异,而在完全培养基YMB中培养时,突变菌株生长不受影响.植株实验发现,突变体均能有效结瘤,但是固氮酶活与出发菌株相比有所下降,结瘤时间延迟1d,竞争结瘤能力下降,而互补菌株与野生型HN01没有明显的差异.     

废啤酒酵母去除水中重金属镉的作用机理

利用废啤酒酵母为生物吸附材料处理水溶液中的Cd2+.为了考察废啤酒酵母表面官能团在生物吸附过程中的作用,分别对废啤酒酵母进行甲醇、甲醛化学修饰,使其表面的羧基发生酯化反应、胺基发生甲基化反应.同时对反应前后溶液pH值的变化进行了监测.结果表明,酯化反应后,废啤酒酵母吸附Cd2+的能力降低,证实羧基在Cd2+吸附中起到了重要作用;甲基化反应后,废啤酒酵母吸附Cd2+的能力升高,是因为反应后pH值变化使Cd2+发生无机微沉淀作用而去除.表面官能团以及pH升高引起的沉淀对镉去除起重要作用.     

皮氏罗尔斯通氏菌株DX-T3-01的耐镉性能及镉富集机理

从江西德兴铜矿土壤中分离筛选到一株具有较强耐镉(Cd)能力的细菌DX-T3-01,经生理生态及16S rRNA分析进行鉴定,研究其对不同浓度Cd2+的耐受特性及对重金属Zn2+、Cu2+、Ni2+的耐受性,进一步利用扫描电镜-能谱仪(SEM-EDX)和红外光谱(FTIR)探讨菌株对Cd2+累积去除的机理.经鉴定,耐镉细菌DX-T3-01为皮氏罗尔斯通氏菌(Ralstonia pickettii);Cd2+最高耐受浓度(MTC)为16 mmol L-1,最低抑制浓度(MIC)为4 mmol L-1,并可耐受一定浓度的Zn2+、Cu2+;菌体积累Cd2+后细胞表面有沉淀物附着并有镉元素检出,对Cd2+的累积主要依靠细胞壁上—PO43-、胺基中的—C—N—、—M—O(O—M—O)、C=O和酰胺基(—CO—NH—)基团.图5参16     

含发光酶基因的转座子质粒载体的改造及向根瘤菌HN01的转座

将从自杀性重组质粒pDB30上分离的3．6kb含卡那霉素抗性基因和发光酶基因（luxAB）的BglⅡ酶切片段，克隆到小Mr的高拷贝质粒pIJ2925上，构成新的质粒，pHNLX1011；然后将pHNLX1011经BglⅡ部分酶切，酶连在含蔗糖酶基因（sacB）的自杀性重组质粒载体pMH1701上，载体分别采用BglⅡ酶切和BamHⅠ酶切．连接转化后共得到4种重组质粒类型的菌株，它们具有不同发光活性；将它们分别与快生型大豆根瘤菌HN01进行三亲本杂交，发现它们的转座频率均较pDB30高．对经转座标记后的根瘤菌进行发光活性检测，只有pHNC3质粒所转座的根瘤菌浇具有较强发光活性．所得发光根瘤菌衍生菌株能在野大豆和栽培大豆黑农39根际形成正常根瘤，能用X光片记录下根瘤的发光活性．     

镉胁迫对不同镉富集能力海水养殖贝类抗氧化能力的影响——以扇贝和菲律宾蛤仔为例

为研究具有不同镉(Cd)富集能力的扇贝和菲律宾蛤仔在相同镉胁迫环境下的抗氧化能力反应的差异,将2种贝类于0.05mg·L-1Cd环境中暴露10 d,分别于第0天、2天、4天、6天、8天、10天分别取样检测内脏团中SOD、CAT、GPx、GST酶活性和GSH含量,同时分析内脏团中Cd的含量。结果表明,对于Cd胁迫组,扇贝和菲律宾蛤仔内脏团中SOD和CAT酶活反应相似,均呈先被诱导后被抑制的规律,且2种贝类的SOD和CAT活性差异较小。2种贝类内脏团中GSH含量、GST和GPx活性变化差异较大:扇贝内脏团中GSH含量显著降低(p0.05),GST和GPx活性均在第2天和第4天时处于显著诱导状态(p0.05),从第6天时处于抑制状态,而菲律宾蛤仔内脏团中GSH含量、GST和GPx活性在Cd暴露期间无显著变化,且2种贝类间比较,扇贝内脏团中GSH含量和GST活性在整个实验期间始终显著高于菲律宾蛤仔(p0.05),GPx活性从第4天开始高于菲律宾蛤仔;对于无镉污染的对照组,扇贝和菲律宾蛤仔内脏团中SOD、CAT和GPx活性无显著差异,但扇贝内脏团中GSH含量和GST活性显著高于菲律宾蛤仔,其中前者GSH含量约为后者的22倍。研究同时表明在相同镉环境下扇贝内脏团对Cd的富集浓度和富集速率均远高于菲律宾蛤仔。本研究明确了2种贝类在相同镉环境下的抗氧化反应的差异,推断出扇贝内脏团中高含量的GSH以及较高的GST和GPx活性可能在扇贝高富集、高耐受Cd方面起重要作用。     

3种毒性预测模型在镉对小麦根毒性预测中的应用及比较

一些基于重金属形态的生物毒性机理模型被广泛应用于水体和陆生生态系统,例如:自由离子活度模型(FIAM)、生物配体模型(BLM)和生物膜电势斯特恩双电层模型(GCSM),但不同模型的应用效果之间还缺乏系统比较。本研究选取小麦作为受试生物,采用水培实验进行了镉对小麦根伸长的毒性测试,通过数据分析软件对实验数据进行非线性拟合,分别建立了3种模型,并从根毒性、根表面吸附镉和根中富集镉3个方面对3个模型的预测能力进行了比较。除此之外,选取苹果酸和柠檬酸2种有机配体,研究了配体对镉生物毒性的影响。结果表明,Ca~(2+)和H~+对Cd的根毒性存在竞争效应,而Mg~(2+)、K~+和Na~+未发现竞争效应。由于BLM模型同时考虑了镉的自由离子态浓度和竞争离子的影响,在预测镉对杨麦13号根毒性和生物体内富集量时效果最好。而FIAM和GCSM模型由于计算中仅考虑了离子活度的影响,缺乏对竞争离子保护效应的考虑,因此预测效果相对较差;此外,Cd对小麦根毒性的主要受扩散过程控制,而非跨膜过程,这可能也是FIAM模型和GCSM模型预测不佳的原因之一。同时结果还发现有机配体存在时尽管降低了溶液中镉的离子活度,但未显著影响镉毒性,进一步证明了扩散过程对Cd毒性的影响。以上结果为评价和预测镉的陆生生态毒性提供了基础数据和模型依据。     

基于根瘤菌来源的ACC脱氨酶基因提高大豆和紫云英根瘤菌的竞争结瘤能力

根瘤菌的竞争结瘤能力提高对提高接种剂的应用效果至关重要.为提高根瘤菌的共生固氮和竞争结瘤能力,从大豆慢生型根瘤菌USDA110中扩增1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶(ACC脱氨酶)基因和其上游调控序列,通过两亲本接合转移导入华癸中慢生根瘤菌7653R、大豆快生型根瘤菌HH103和SMH12,构建含有ACC脱氨酶的重组根瘤菌.结果显示:在土壤盆栽条件下,接种导入ACC脱氨酶的重组菌7653R,宿主植物地上鲜重、瘤数、瘤重和固氮酶活均显著增加,竞争结瘤能力提高22.6%;接种重组菌HH103,植物地上鲜重、瘤重和酶活显著增加,瘤数增加,竞争结瘤能力提高28.9%;接种重组菌SMH12,植物地上鲜重、瘤数、瘤重和酶活增加,未到达显著性,但竞争结瘤能力提高25.4%.本研究表明构建的3个重组根瘤菌具有良好的共生固氮和竞争结瘤能力,可作为有潜力的优良菌株应用到田间试验.(图10表2参32)     

溶液中多种金属离子共存对毛木耳生物吸附能力的影响

用毛木耳(Auricularia polytricha)菌丝体的死细胞作为生物吸附剂吸附溶液中的Cd 2+、Cu 2+和Pb 2+.用原子吸收分光光度计测定吸附前后溶液金属离子的变化,研究了溶液中两种离子共存对毛木耳吸附能力的影响.结果表明:溶液中Pb2+的存在抑制了毛木耳对Cd2+的吸附,是负向干扰;Cd2+的存在促进了毛木耳对pb2+的吸附,是正向干扰;Cu2+的存在促进了毛木耳对pb2+的吸附,是正向干扰;Pb2+的存在抑制了毛木耳对Cu2+的吸附,是负向干扰;Cd2+对Cu2+的影响作用不如Cu2+对Cd2+的影响明显.实验结果为毛木耳作为重金属污染废水的处理材料提供理论依据.     

杂合抗菌肽LPCB在毕赤酵母中的表达条件优化

为获取能表达具有天然活性的杂合抗菌肽的重组酵母菌,确定其最佳表达条件,将构建好的重组酵母表达载体pPICZα-A-CecropinB(1～10)-Magainin2(1～12)(简称pPICZα-A-CBMA)和pPICZα-A-Lfcin-Pro-CecropinB(简称pPICZα-A-LPCB)经SacⅠ线性化处理,分别电转入巴斯德毕赤酵母Pichia pastoris X-33,利用抗生素Zeocin筛选阳性克隆,PCR扩增验证,甲醇诱导表达.采用抑菌圈法初步测定产物活性,优化杂合肽LPCB诱导时间、诱导剂浓度、诱导温度、培养基pH等表达条件,传代检测其质粒稳定性.结果显示,基因工程菌P.pastoris X-33/pPICZα-A-CBMA和P.pastoris X-33/pPICZα-A-LPCB成功构建.表达产物前者抑菌活性微弱,后者抑菌活性良好.杂合肽LPCB的最佳表达条件为:25℃,pH中性培养,每24 h添加0.5%(V/V,φ)甲醇,诱导表达72 h.重组酵母菌pPICZα-A-LPCB在培养超过100代后,未发生质粒丢失.     

石灰氮对镉污染土壤中镉生物有效性的影响

以石灰作对比,在大田条件下研究了不同石灰氮用量对镉污染土壤中镉生物有效性的影响。结果表明,一定量石灰或石灰氮处理均能显著提高酸性土壤的pH值,降低污染土壤中有效态镉质量分数及水稻茎叶和糙米中的镉质量分数。与不施改良剂的对照相比,石灰施用量达到1 200 kg.hm-2时土壤pH值显著提高,土壤有效态镉质量分数降低12.6%（P〈0.05）,水稻茎叶和糙米中镉质量分数分别降低25.5%（P〈0.05）和28.3%（P〈0.05）;石灰氮施用量达到600 kg.hm-2时,土壤pH值显著高于对照,土壤有效态镉质量分数较对照降低10.9%（P〈0.05）,水稻茎叶和糙米中镉质量分数分别降低36.8%（P〈0.05）和33.0%（P〈0.05）。等量条件下（600 kg.hm-2）石灰氮对降低土壤镉有效性及水稻累积镉的效果相对优于石灰处理。因此,石灰氮与石灰一样可用于酸性重金属污染土壤的修复与改良,是一种极具潜力的土壤改良剂。     

模拟降水对碱性盐化土壤中镉的淋滤及形态变化的影响

采用人工模拟方式,试验研究了不同pH值的降水对碱性盐化土壤中镉的连续淋滤效果,分析了淋洗后土壤中镉的形态变化特征。结果表明,在不同pH值降水对土壤中镉的淋滤过程中,12h内基本上达到高峰,12h后镉的淋滤量较低,随着时间的延续镉的淋洗量基本保持不变;降水有利于土壤中的镉释放,且pH值越低,镉的释放量越高。土壤盐化对降水淋洗镉的效果有一定影响,氯化物的存在,有利于镉的淋滤,淋滤量增加值在18%～94%之间,随着淋洗液pH值的增加,镉的淋滤量增加幅度减少;与对照组土壤样品相比,淋洗液pH降低利于增大硫酸盐型盐化土壤中镉的淋滤量,当pH值为中性时,镉的淋滤量减少;苏打型盐化土壤镉的淋洗效果与硫酸盐型土壤相似。模拟降水淋洗后,土壤中镉的形态发生明显变化,与淋洗前相比,土壤中镉的可交换态、碳酸盐结合态、有机结合态的质量分数降低,随着淋洗液酸性的增加,降低幅度增大;镉的铁锰氧化态相对质量分数在淋洗后有所增加。     

碲化镉量子点Cd~(2+)释放对小鼠肝、肾组织毒作用的研究

探讨碲化镉量子点(cadmium telluride quantum dots,Cd Te QDs)Cd2+释放与其体内毒性之间的关系。将24只雄性ICR小鼠(24.7~26.8g)随机分为4组,每组6只,分别为0 nmol组(对照组)、5 nmol染毒组、50 nmol染毒组和500 nmol染毒组(以Cd2+的摩尔浓度计算)。采用尾静脉注射方式进行染毒,染毒组注射0.15 ml不同浓度的Cd Te QDs溶液,对照组注射同等体积的生理盐水。染毒24h后小鼠脱臼处死,计算脏器系数,进行血常规和血清生化指标分析以及肝、肾组织的病理组织学检查。选取金属硫蛋白(metallothionein,MT)作为生物体内游离Cd2+水平的生物标志物,通过酶联免疫吸附实验(ELISA)和免疫组织化学技术检测小鼠肝、肾组织中的MT水平。结果表明,各染毒组小鼠肝、肾脏器系数与对照组相比,差异无统计学意义(P0.05),尿素氮水平与对照组相比显著降低(P0.01)。随着染毒剂量增加,小鼠肝、肾组织病理改变逐渐加重,肝细胞可见不同程度的水性样变和肿胀;肾小管管腔水肿、肾上皮细胞水样变性,以及远曲小管水肿。染毒组小鼠肝、肾组织中MT的含量与对照组相比明显升高(P0.05),且随着染毒剂量增加MT表达增强。研究结果提示,Cd Te QDs对小鼠肝、肾组织具有一定的毒作用,其毒作用大小与Cd Te QDs降解释放的游离Cd2+含量呈正相关。     

不同水稻品种对镉积累的差异及其与镉亚细胞分布的关系

采用土培试验,以籽粒Cd低积累水稻品种(越冬稻和R1088)和籽粒Cd高积累水稻品种(IR34582和太粳558)为试验材料,研究成熟期水稻在Cd0(不加Cd)、Cd5(5 mg·kg~(-1))和Cd25(25 mg·kg~(-1))胁迫下,Cd在水稻各组织中的积累差异及其与Cd亚细胞分布的关系,为培育Cd低积累水稻品种和水稻安全生产提供科学依据。结果表明:(1) Cd胁迫下,约65%～83%的Cd积累于根系,低积累品种根系Cd含量显著高于高积累品种,而地上部却相反;(2)高积累品种往地上部转运Cd的效率以及地上部各组织往籽粒转运Cd的效率均显著高于低积累品种;(3) Cd胁迫下,低积累品种根中细胞壁(F1)、细胞器(F2)、细胞膜(F3)和可溶部分(F4)中Cd含量显著高于高积累品种,而茎、叶鞘和叶中却相反;(4)低积累品种根和茎中F1中Cd分配比例均显著高于高积累品种,而F4中Cd分配比例却相反;在叶鞘和叶中,F1、F4中Cd分配比例在不同品种之间无显著差异。(5) Cd胁迫下,TF_(根-茎)和TF_(茎-糙米)均与F1中Cd分配比例成显著负相关关系,而与F4中Cd分配比例成显著正相关关系。综上,高积累品种往地上部转运Cd的能力强于低积累品种;低积累品种根和茎中细胞壁限制了Cd的迁移;而高积累品种根和茎中可溶部分在Cd从根部向上以及从茎向籽粒转运过程中起着重要作用。     

The use of chitosan of shrimp Penaeus sp. as cadmium adsorbent

Cadmium (Cd) is one of the heavy metals which contaminate the environment including water, air, and soil. At low concentrations, Cd produces adverse effects in aquatic organisms. An effort to reduce the level of Cd was conducted by removing the metal with chitosan. The aim of this study was to study the adsorption of Cd by using chitosan isolated from the shrimp Penaeus sp. as a function of stirring duration and chitosan concentration in aqueous solution. In this study, chitin was isolated by using NaOH 3% and HCl 1.25 N, adding NaOH 50% for the transformation of chitin to chitosan. For the adsorption test, chitosan was added to Cd solutions at concentrations of 0.2, 0.4, or 0.6 g per 10 ml Cd(NO₃)², stirring the solution for 5, 10, or 15 min, respectively. The results showed that the yield of isolated chitosan was 56% of crude prawn shell. The optimum concentration of chitosan was 0.6 g/10 ml with a stirring duration 10 min reducing Cd concentration by 91.7%.     

硅肥施用对重金属污染土壤甘蔗镉吸收的影响研究初探

长期采用受铁矿尾矿水污染的河水进行灌溉的农田,其土壤存在一定重金属镉污染,且土壤酸化严重,有效硅活性低。甘蔗是需硅量较大的植物,因此在甘蔗种植过程中施用碱性硅肥既可补充硅营养又可通过硅肥控制镉的吸收。本试验通过硅肥不同施用量及基肥、基肥＋追肥的施用方式的比较,结果表明：在甘蔗种植中一次性施用硅肥1500 kg·hm-2,可以使土壤中活性较高的弱酸提取态镉占镉总量的比例从38.45%下降到32.51%,而甘蔗不能利用的残渣态镉的占比从11.19%提高到14.78%;硅肥分为基肥与追肥两次施用的方式,其对土壤镉的形态的影响也存在相似的规律,且变化趋势更加显著,弱酸提取态镉占比从40.93%下降到35.47%,降幅更加显著;同样残渣态镉则随着硅肥施用量的增加而增加,其占比从16.26%增加到22.66%;施用硅肥能有效降低甘蔗汁中镉的含量,从一次性作为基肥施用的结果来看,每公顷施用375~1500 kg硅肥,其蔗汁中镉含量随施肥量增加而下降,从168.54μg·L-1降至57.87μg·L-1,降幅为28.26%~60.30%;蔗渣中镉含量也有相似的变化趋势,从468.36μg·kg-1降至377.77μg·kg-1,降幅为7.86%~19.34%;采用基肥＋追肥施用硅肥,无论是蔗汁还是蔗渣,其镉的含量同样随硅肥施用量的增加而下降,蔗汁镉含量的降幅更大,最高可降81.18%,从而达到降低甘蔗汁及蔗渣中镉含量水平的目的。     

不同形态的肥料对菜心吸收镉的影响

本试验以盆栽方式，设置施不同形态的肥料共10个处理，以菜心为供试作物．测定土壤pH值、菜心产量、菜心植株的含镉量．试验结果表明：（1）10个处理对菜心的产量无显著影响；（2）土壤的pH值与植物的吸镉量呈负相关；土壤的pH值与所施肥料的形态有关，硝态氮肥可以减少植物的吸镉量，铵态氮肥也有一定的效果，硫酸铵则增加植物的吸镉量；磷肥、钾肥效果不显著，不同形态肥料之间的差异未达到显著水平；（3）有机复合肥对减少植物的吸镉量有一定的作用．     

不同锰处理对镉胁迫下2种油菜重金属累积和根系形态的影响

采用水培试验,研究Cd胁迫(10μmol·L~(-1))条件下,不同浓度Mn(0,0.1,1,10,100μmol·L~(-1))处理对2种镉累积能力不同的油菜生物量、Cd和Mn含量以及根系形态参数的影响。结果表明,与正常营养处理Mn1相比,缺Mn和Mn过量处理显著降低2种油菜的地上部和镉低积累油菜"华骏"的根部生物量,而对普通油菜"寒绿"的根部生物量没有显著影响。与Mn1处理相比,缺Mn处理下2种油菜的Cd累积总量和"华骏"地上部Cd含量显著降低;Mn过量处理下2种油菜根部和地上部Cd含量均呈升高趋势,2种油菜的Cd累积总量无显著变化或显著降低。随Mn处理浓度升高,2种油菜地上部和根部Mn含量显著升高,缺Mn处理下2种油菜根部的Mn含量低于Mn缺乏的临界值。与Mn1处理相比,缺Mn处理下"华骏"的根长、表面积、体积、平均直径和根尖数显著降低;Mn过量处理下"寒绿"的根长以及"华骏"的根系表面积、体积显著降低;缺Mn处理下2种油菜细根表面积所占的比例增加,粗根表面积比例降低;Mn过量时,"寒绿"的粗根表面积比例增加,细根比例降低,而"华骏"则相反。总的来看,缺Mn处理影响油菜根系和地上部生长,减少地上部Cd含量和植株Cd累积总量;Mn过量处理下油菜生长也受到抑制,但是油菜地上部和根部Cd含量有所升高;2种油菜的根系形态学参数在不同Mn处理下变化规律不同,表现出不同的响应策略。     

镉对小鼠骨生物力学及成骨细胞MG-63的影响

为了探讨镉对骨的影响及机制,选取7周龄C57BL/6J小鼠给予氯化镉2 mg.kg-1腹腔注射,每周2次,染毒4周后进行了骨力学参数的测量.结果显示,暴露组股骨的最大弯曲应力及弹性模量降低,骨灰干重比下降.体外结果显示,氯化镉(CdCl2)的暴露影响人成骨肉瘤细胞MG-63的细胞形态、活力及增殖,并且呈剂量依赖性.因此,氯化镉暴露可导致小鼠骨量下降和骨力学性能下降,并对成骨细胞有明显的毒性.