钴对集胞藻6803生长的影响.docx

钴对集胞藻6803生长的影响.docx

《钴对集胞藻6803生长的影响.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钴对集胞藻6803生长的影响.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

钴对集胞藻6803生长的影响

目录

摘要4

引言5

1材料和方法6

1.1实验仪器和试剂7

1.2供试材料及其培养8

1.2.1藻种培养8

1.2.2重金属处理8

1.2.3数据记录9

1.3生长曲线的测定9

1.4叶绿素含量的测定9

1.5类胡萝卜素含量的测定10

1.6蛋白总量的的测定和制SDS-聚丙烯酰胺凝胶10

1.6.1标准曲线的制定10

1.6.2蛋白提取及含量测定10

1.6.3制SDS-聚丙烯酰胺凝胶图11

2结果与分析13

2.1Co2+对集胞藻6803生长的影响13

2.2Co2+对集胞藻6803叶绿素含量的影响14

2.3Co2+对集胞藻6803类胡萝卜素含量的影响15

2.4Co2+对集胞藻6803蛋白质含量和图谱的影响16

3讨论与结论18

参考文献20

致谢21

钴对集胞藻6803生长的影响

摘要：

钴是一种重金属元素，是生物体内维生素B12的组成部分。

然而，在冶金、颜料、陶瓷釉料等工业生产过程中，大量的钴被排放至水体中。

当钴离子的浓度超过一定的范围时，便会对生物造成相应的胁迫伤害。

水体中的各种藻类、原生生物是包括钴在内的各种重金属胁迫首当其冲的受害者，而且重金属会随着食物链而逐级富集，对各级消费者尤其是人类的健康造成巨大的威胁。

在水污染愈来愈严重的今天，实时监测水体中各种重金属等污染物的浓度，研究典型水体生物对重金属胁迫的生理响应及分子机制，通过物理化学或生物吸附的方法减少重金属含量及其毒性效应，是亟待解决的问题。

集胞藻6803是一种淡水生单细胞蓝藻，因其个体微小、对各种胁迫响应迅速、环境适应性强、便于进行遗传操作和生理指标测定等特点，是研究胁迫响应的理想材料。

本研究以集胞藻6803为材料，研究了不同浓度的Co2+处理对藻细胞生长的影响。

结果表明：

Co2+处理对集胞藻6803的生长及光合色素含量、蛋白质图谱等都有显著影响。

当Co2+浓度为5µM时，集胞藻6803的生长明显受到抑制，同时藻细胞的叶绿素含量、类胡萝卜素含量和蛋白含量等均显著降低；当Co2+浓度为30µM时，集胞藻6803的生长完全被抑制，藻细胞基本停止生长甚至死亡。

关键词：

钴；集胞藻6803；生长；光合色素；蛋白质

EffectsofcobaltonthegrowthofSynechocystissp.PCC6803

Abstract:

Cobaltisoneoftheheavymetalelements;itisanimportantcomponentofvitaminB12invivo.However,intheprocessofindustrialproductionsuchasmetallurgy,dyestuff,ceramicglazeandsoon,cobaltwaslargelydischargedintowaterbody,causingcorrespondinginjuretovarietyoflifeincaseitsconcentrationisbeyondacertainrange.Algaeandquitealotofprotistaunderwateristhefirstvictimofvariousheavymetalsincludingcobalt.Besides,heavymetalcouldbeaccumulatedandenrichedinthefoodchain,givingrisetogreatthreattoconsumersatalllevelsparticularhumanhealth.Currently,waterpollutionisincreasinglysevere,andthesesubjectsareurgentlytobesolved,forinstance,monitoringthesituationofheavymetalpollutioninthewater,studyontheeffectsandmolecularmechanismofheavymetalonthegrowthoftypicalaquaticorganisms,reducingthecontentandalleviatingthetoxiceffectsofheavymetalsbymeansofphysicochemicalandbiologicaladsorption.Synechocystissp.PCC6803isoneoftheunicellularlimneticcyanobacteriawhichpossessnumerousadvantages:

smallindividuals,quickresponsetovariousstresses,well-adaptedtoavarietyofenvironmentsandconvenientforgeneticmanipulation,andthesecharacteristicsmakeSynechocystisoneofthemodelorganismsinstudyofstressresponses.Inthepresentresearch,effectofdifferentconcentrationofcobaltonthegrowthofSynechocystissp.PCC6803wasstudied.Theresultsshowedthatcobalttreatmentimpactsthegrowth,photosyntheticpigmentscontentsaswellastheproteinprofileofSynechocystiscellssignificantly.Specifically,whencellswereculturedinthemediumcontaining5µMCo2+,thegrowthwasretardedandthecontentsofchlorophyll,carotenoidandproteinwerereducedalmostbyhalf.While,30µMCo2+almosttotallyinhibitedcellgrowthandeventodie.

Keywords:

Cobalt;Synechocystissp.PCC6803;Growth;Photosyntheticpigments;Protein

引言

蓝藻又称蓝细菌，是一门古老而又特殊的原核生物类群，种类繁多，形态多样，在地球上的一些陆生环境和不同类型的水体（淡水、海水）中广泛分布。

在藻类生物中，蓝藻是最简单、最原始的单细胞生物，一般位于水生生态系统的第一个营养级，它没有细胞核，只是在细胞中央有一些没有核膜和核仁的核物质，但是却具有核的功能，故称为原核（或拟核）。

它通常呈球状，在细胞质中均匀地分布着一些染色质和色素。

蓝藻仅含叶绿素a，不含叶绿素b，因而可通过测定叶绿素a的含量来指示蓝藻的生长情况。

蓝藻含多种胡萝卜素和叶黄素，还含有藻胆素（藻红素、藻蓝素和别藻蓝素），因此藻体多呈蓝绿色或红色。

蓝藻唯一具有的细胞器是核糖体，无叶绿体，但在电镜下可见细胞质中有很多光合片层，各种光合色素均附于其上，光合作用过程在此进行，此结构叫类囊体[12]。

它借助叶绿素以及类囊体可以进行与高等植物类似的光合作用，释放氧气，是最重要的原初生产者，在水生生态系统的食物链中起着非常重要的作用，也是比较理想的毒理学实验材料。

蓝藻不仅能进行放氧型光合作用，而且不论是个体结构还是种群结构，都对外界刺激反应非常敏感。

此外，它的生长周期很短，在适宜的培养条件下，细胞倍增时间只有8~12小时，因而便于进行各种试验。

集胞藻Synechocystissp.PCC6803（以下简称集胞藻6803）是一种单细胞蓝藻，环境适应性强，遗传操作便利，是第一个完成全基因组测序的光合生物，可进行光自养生长和异养生长，生长周期短，培养简便且花费较少，便于测定多种生理指标，是理想的研究光合作用和胁迫应答的一种模式实验材料[1]。

随着工农业生产的不断发展，含有重金属的废水向水体的排放量不断增加，水生生态系统受重金属污染程度加剧。

当水体中重金属的含量超过一定浓度时，重金属便可以它会通过多种途径影响水生生物，使水生生物的生长发育受到抑制或者促进、形态动作趋于异常及生理生化过程发生变化[2]。

例如水域中的Hg2+与鱼体内的粘液蛋白形成一种不溶解的金属蛋白质化合物,阻碍了鳃上皮的气体交换，对鱼类早期发育阶段的影响较为严重[8]。

水生生物可以富集水体中的重金属，不同藻类对重金属的富集效应不同，珊瑚藻、缘管浒苔、石花菜、海蒿子等都可以有选择的富集水体中的各种重金属，珊瑚藻吸附最多的是重金属Cd，缘管浒苔和石花菜对重金属Zn的吸附量很高。

除此以外，石花菜对重金属Fe、Mg、Mn的吸附量也很高，海蒿子吸附最多的重金属是Pb，其次是Cu、Cr[7]。

我国不少水域已经遭受了各种重金属的污染。

钴是一种重金属元素，在藻类的化学成分中B12是藻类生长的重要维生素，而钴是B12的成分，因此钴对藻类生长有极其重要的作用[6]。

目前，关于重金属Co2+与藻类两者之间相互影响的研究主要集中于利用藻类对重金属较强的吸附特性，对水体中重金属Co2+在藻类中进行富集的相关机制与过程进行研究[10-11]。

而缺少重金属Co2+对藻类生长影响及各生理指标的相关钻研[9]。

此次研究以集胞藻（Synechocystissp.）PCC6803为实验材料，研究重金属Co2+对集胞藻PCC6803生长的影响，以及不同浓度的Co2+处理条件下，集胞藻PCC6803在其生理生化方面的变化特征，包括叶绿素含量、类胡萝卜素含量以及蛋白质含量的影响，为以后评价钴对藻类的毒性效应及其环境风险提供数据资料和科学依据，并为研究藻类对过量钴的响应及抗性机理提供一定的理论基础。

1材料和方法

1.1实验仪器和试剂

本实验所用仪器及试剂均由周口师范学院生命科学与农学学院与植物遗传与分子育种重点实验室提供。

实验仪器：

高压灭菌锅、超净工作台、光照培养箱、脱色摇床、离心机、紫外可见光分光光度计、冰箱、精密电子天平、微量加样器、温箱、pH计、恒温水浴、涡旋振荡器、电泳仪、电泳槽、蛋白胶制备系统等。

实验试剂：

固体BG-11培养基、液体BG-11培养基、氯化钴溶液、N-二甲基甲酰胺溶液、CBB溶液、BSA标准液（1mg/ml）、蛋白胶染色液、蛋白胶脱色液、washingbuffer、isolationbuffer、蒸馏水等。

①液体BG-11培养基的配方如下[5]：

Na2CO3

0.02gl-1

K2HPO4·4H20

0.04gl-1

Ferricammoniumcitrate

0.006gl-1

NaNO3

1.496gl-1

MgSO4·7H2O

0.075gl-1

CaCl2·2H2O

0.036gl-1

Citricacid

0.006