鞘氨醇单胞菌USTB-05对微囊藻毒素的生物降解

研究了云南滇池水华蓝藻细胞中微囊藻毒素(MCs)的分析和鞘氨醇单胞菌USTB-05在细胞水平和酶水平下对MC-YR、RR和LR的生物降解.结果表明,云南滇池水华蓝藻细胞中MC-YR、RR和LR的含量分别为0.16, 0.96, 0.47mg/g.在初始浓度分别为19.5mg/L MC-YR、79.5mg/L MC-RR和43.6mg/L MC-LR下,鞘氨醇单胞菌USTB-05在2d内可将上述3种MCs全部降解,鞘氨醇单胞菌USTB-05粗酶液可以以更快的速率对MC-YR、MC-RR和MC-LR进行高效酶催化降解,在10h内可以将初始浓度分别为14.8mg/L MC-YR、28.4mg/L MC-RR和19.5mg/L MC-LR全部降解.同时发现了MC-YR降解过程中的2个中间和1个最终代谢产物.     

三峡库区消落带甲基汞变化特征的模拟

为探寻三峡水库消落带在干湿交替条件下甲基汞的变化规律,以库区典型消落带土壤为研究对象,采用模拟试验,研究了干湿交替条件下消落带土壤和水体甲基汞含量和动态变化趋势及其影响因素.结果表明:淹水过程会促进土壤无机汞向有机汞转化,土壤甲基汞含量在淹水和落干过程均呈现先增加后减少的趋势;随着干湿交替周期的增加,土壤甲基汞含量增加,第二次淹水后土壤甲基汞平均含量比第一次淹水增加了22.13%,第二次落干后土壤甲基汞平均含量比第一次落干增加了58.17%.第二次淹水过程土壤甲基汞占总汞的比例明显高于第一次淹水,土壤中汞的甲基化主要与干湿交替循环有关.土壤淹水后会迅速向水体释放甲基汞,水体中甲基汞含量明显增加,两次淹水过程增幅分别为119.42%和334.72%,水体甲基汞和土壤甲基汞之间无显著相关.干湿交替环境土壤甲基汞含量主要受pH值、有机质含量、Eh和土壤含水量等因素的影响;水体中甲基汞含量的影响因素则主要有水体pH值、DO、DOM、水温等.     

不同植被带的人工生态系统对集雨水污染物消减作用研究

西北干旱半干旱地区地表水和地下水极端缺乏,集雨水是唯一有潜力的水资源。采用人工生态系统模拟紫花苜蓿、红豆草、冰草三种不同植被带对集雨水径流污染物的消减作用,通过对降雨过程中三种植被带在不同长度上对污染物去除率的分析,确定了植被带的最佳长度;比较三种植被带对集雨水污染物的去除率,得出冰草植被带的去除效果最好。     

三峡库区消落带草本植物碳氮磷释放及影响因素

以三峡库区消落带优势草本植物狗牙根(Cynodon dactylon)、牛鞭草(Hemarthriaaltissima)、稗草(Echinochloacrusgalli)、狗尾草(Setariaviridis)和马唐(Digitariasanguinalis)为试验植物,在室内进行了为期60 d的淹水模拟试验,并对消落带优势草本植物淹水后TOC、TN和TP的释放特征及影响因素进行了研究. 结果表明:5种优势草本植物淹水后均可导致水中pH降低,TOC、TN和TP的U_max(最大单位累积释放量)分别为21.03~43.65、0.50~3.23和0.54~2.69 mg/g,U_max出现在淹水第15~20天,并且TOC、TN和TP的R(释放速率)差异显著;水体中微生物、水体温度和上覆水中ρ(TOC)、ρ(TN)、ρ(TP)对植物淹水后TOC、TN和TP的释放均有一定影响. 在对消落带植被调查研究的基础上,根据淹水试验植物的U_max,对蓄水后三峡库区消落带植被TOC、TN、TP的释放量进行了估算,在蓄水后20 d内,消落带植被可向水体释放大量的TOC、TN和TP,蓄水初期可能会引起库区局部水域水质恶化,影响水库的水环境安全.      

六溴环十二烷(HBCD)对H4细胞和SK-N-AS细胞脱碘酶2和3表达的影响

六溴环十二烷(hexabromocyclododecane,HBCD)与多溴联苯醚(polybrominated diethyl ethers,PBDEs)复合污染体系,对人类健康尤其神经系统所造成的潜在危害及其机制一直是笔者课题组的研究方向。HBCD是广泛使用的溴化阻燃剂,与PBDEs一样,会通过干扰内分泌系统、影响甲状腺激素分泌及损伤神经系统,对生物体产生发育神经毒性。作为系列研究之一,本研究以H4人脑神经胶质瘤细胞和SK-N-AS人神经母细胞瘤细胞为体外生物模型,通过观察HBCD对H4细胞Ⅱ型脱碘酶(Dio2)和SK-N-AS细胞Ⅲ型脱碘酶(Dio3)表达的调控,初步探讨了HBCD对神经系统局部甲状腺激素水平的潜在影响。H4细胞和SK-N-AS细胞分别暴露于0、1、3和9μmol·L-1HBCD 24 h后,采用MTT法检测细胞活力,Western Blot和RT-PCR法分别分析Dio2和Dio3蛋白和基因的表达,酶联免疫吸附测定(ELISA)法检测H4细胞脑源性神经细胞营养因子(BDNF)的分泌。结果表明,HBCD以剂量依赖方式降低H4细胞和SK-N-AS细胞生存率,引起H4细胞Dio2蛋白和基因表达下调,而致SK-N-AS细胞Dio3蛋白和基因表达上调。此外,HBCD还降低H4细胞BDNF的分泌。这表明,HBCD很可能通过影响神经和胶质细胞脱碘酶的表达,影响脑局部甲状腺激素水平,从而引起神经系统损伤及发育神经毒性。     

MnO2纳米酶催化ABTS的显色反应及其在Fe2+和Pb2+检测中的应用

本文探讨了纳米MnO_2催化2,2′-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)显色反应的类氧化酶活性,系统地评估了单一金属离子Fe~(2+)和Pb~(2+)对MnO_2纳米酶活性的影响及作用机理,揭示了MnO_2纳米酶-ABTS反应体系在选择性检测实际水体中Fe~(2+)和Pb~(2+)的应用.在pH 3.8、25℃条件下,纳米MnO_2能够催化ABTS单电子转移形成ABTS阳离子自由基(ABTS~(·+),绿色产物),其类氧化酶活性为0.0412 U·mL~(-1).酶剂量、底物浓度、pH和温度影响了MnO_2纳米酶活性.在反应体系中添加0.01 mmol·L~(-1) Fe~(2+)(或Pb~(2+))显著地抑制了MnO_2纳米酶活性(P0.01),主要是由于Fe~(2+)(或Pb~(2+))在静电引力作用下强烈吸附在纳米MnO_2表面,导致MnO_2纳米酶催化活性的钝化甚至失活.其中Fe~(2+)吸附在MnO_2纳米酶表面能够与多价锰发生氧化还原反应,而Pb~(2+)特异性吸附在MnO_2纳米酶表面形成络合物.加标回收试验结果表明,MnO_2纳米酶能够用于选择性测定实际水样中单一污染的Fe~(2+)和Pb~(2+).MnO_2纳米酶-ABTS反应体系对天然水体中Fe~(2+)和Pb~(2+)的检测具有较高精确度(相对误差为3.4%—10.5%)和良好回收性能(回收率为96%—110%).研究结果提供了一种简单、快速、高灵敏的检测方法用于可视化分析环境水样中Fe~(2+)和Pb~(2+)浓度.     

稻田土壤细菌对重金属镉的氧化应激反应研究

研究重金属镉胁迫下稻田土壤大肠杆菌K12、枯草芽孢杆菌B19及Ralstonia eutropha DKC1中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和ATP酶活性等应激酶活性的短期(46 h)变化.结果表明,不同浓度镉对E.coli K12,B.subtilisB19和R.eutrophaDKC1培养不同时间的SOD、CAT和ATP酶活性均有不同程度的诱导作用,表现在前期、低浓度时激活,后期、高浓度时抑制,体现了不同微生物间的差异以及抗镉潜力的不同.3种指标间接地反映了环境中有毒有害物质的存在,且能在早期较灵敏地指示污染的影响,作为环境受到污染胁迫的细胞生化指标具有一定可行性.     

甘蔗泛素结合酶基因的克隆与表达北大核心CSCD

为克隆鉴定甘蔗泛素结合酶基因（Sugarcane ubiquitin-conjugating enzyme,ScUBc E2）并探索其在激素信号通路和甘蔗与黑穗病互作过程中的作用,选择黑穗病菌胁迫下甘蔗抑制消减杂交文库（Suppression subtractive hybridization,SSH）中注释为泛素结合酶的差异表达EST序列为探针,结合电子克隆技术和RT-PCR技术,以甘蔗cDNA为模板进行泛素结合酶基因克隆.对克隆获得的序列进行生物信息学分析,并利用qRT-PCR技术分析该基因在甘蔗根、蔗髓、叶、芽中的组织特异性表达以及在黑穗病菌、茉莉酸甲酯（Methyl jasmonate,Me JA）、脱落酸（Abscisic acid,ABA）和水杨酸（Salicylic acid,SA）胁迫下的表达情况.最终克隆得到一条长度为699 bp的甘蔗泛素结合酶基因（ScUBc E2;Gen Bank accession number：KJ577594.1）,该基因包含长度为447 bp的完整开放读码框,编码148个氨基酸.生物信息学分析结果显示,ScUBc E2编码的蛋白分子量（Mr）为16.507×10^3;无信号肽,为碱性不稳定的亲水蛋白;包含4个α螺旋、4个β折叠和一些无规则卷曲;第15位氨基酸为泛素化位点,74-89位氨基酸为活性位点;在进化过程中与高粱泛素结合酶基因的亲缘关系最近.qRT-PCR分析结果表明,ScUBc E2基因组成型表达,但在芽中的表达量最高;其表达在甘蔗感黑穗病基因型ROC22中受到黑穗病菌胁迫的抑制,在黑穗病抗病基因型YC05-179中则先被抑制,后被诱导;ScUBc E2基因受MeJA及SA诱导表达,对ABA胁迫的响应不明显.本研究表明,甘蔗ScUBc E2基因在抗病基因型和感病基因型甘蔗中存在不同表达模式,可能参与甘蔗与黑穗病菌的互作过程,有望为抗病育种分子标记提供潜在基因资源;同时,该基因受MeJA和SA外源激素胁迫后的表达模式,可为泛素-蛋白酶体途径及激素调控的信号转导在甘蔗与黑穗病菌互作过程中的作用提供一定的理论依据.     

纳米金属氧化物对土壤酶活性的影响研究进展

纳米金属氧化物的大量生产和广泛应用使其不可避免地进入环境中,土壤是其释放到环境中主要的汇。纳米颗粒由于尺寸效应,具有许多独特的物理化学性质,其进入环境后潜在的生态和健康风险问题日益受到研究者的关注。土壤酶是土壤生物化学过程的主要参与者,也是生态系统物质循环和能量流动过程中最活跃的生物活性物质。土壤酶活性的变化能反映土壤中生化反应的情况,可作为评价土壤中纳米材料污染状况的生物学指标。本文较系统地回顾和总结了纳米金属氧化物对土壤酶活性的影响及可能的影响途径,探讨了纳米金属氧化物作用于土壤酶的主要影响途径,并展望了未来研究主要发展方向。     

漆酶降解阴离子型聚丙烯酰胺/聚丙烯酸酯活性的理性设计

为探究漆酶降解聚丙烯酸酯（PAA）/阴离子型聚丙烯酰胺（HPAM）的微观机理,采用对接模拟了其结构模型与枯草芽孢杆菌漆酶（B. subtilis laccase）的结合.根据-CDOCKER_Energy score打分最高的原则,对获得的最佳结合构象进行分析.然后基于亲和力虚拟氨基酸突变进行丙氨酸（ALA）扫描和饱和突变.结合模式分析表明,HPAM比PAA可更深地埋入活性口袋,B. subtilis laccase对HPAM的亲和力和结合能皆高于PAA.相互作用分析表明,疏水相互作用可能对B. subtilis laccase与底物的结合起到促进作用,而氢键作用会阻碍该酶与底物的结合.通过ALA扫描进一步得知,ARG487、GLY486和TYR133是B. subtilis laccase降解HPAM的关键氨基酸残基,而ASP113和TYR133是B. subtilis laccase降解PAA的关键氨基酸残基.通过饱和突变表明,ASP113>ARG可以提高B. subtilis laccase降解PAA的活性,这些数据为理性设计增强活性的B. subtilis laccase突变体提供了理论参考.