微囊藻毒素对高等植物的生态生理学效应研究

发布时间：2020-06-03 01:03

【摘要】：蓝藻水华的频繁暴发已经成为一个世界性的生态灾难,蓝藻水华污染所带来的主要危害之一是产生蓝藻毒素并造成生态影响,包括损害人体健康和伤害其它生物。在已发现的各种蓝藻毒素中,微囊藻毒素的毒性较大,危害最严重,研究最广泛。但是,有关微囊藻毒素的毒性研究大多数集中在动物上。高等植物作为生态系统的主要初级生产者,其种类的多样性和初级生产量直接影响生态系统的结构和功能。本文选择大型沉水植物苦草(Vallisneria natans)以及模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)和烟草(Nicotiana. tabacum L.)的悬浮细胞为材料,研究微囊藻毒素对高等植物的影响及其作用机理。主要研究结果如下: 1. 以天然藻类水华生物质提取纯化微囊藻毒素。以滇池微囊藻干粉为材料,采用改进的提取、制备方法,大量制备并获得一定纯度的粗毒素。经HPLC 分析,粗毒素的主要成分为MC-RR。粗毒素经制备型HPLC 进一步纯化,检测,MC-RR 的含量可达90%以上,可用于常规的毒理学实验。 2. MC-RR 可被苦草吸收并在植物体内积累。研究了MC-RR 在沉水植物苦草根、叶组织中的积累。通过ELISA 方法检测发现,苦草可以吸收MC-RR,其吸收具有时间和剂量效应, 根的吸收作用强于叶。苦草对MC-RR 的生物浓缩系数较低,该系数随着MC-RR 浓度的降低而上升。 3. MC-RR 影响了苦草的生长和发育。通过不同浓度的MC-RR(10-4、10-3、10-2、10-1、1 和10 mg/L)处理苦草后发现,苦草种子的发芽、子叶生长、真叶的形成和生长、不定根的形成和生长以及根毛的生长都受到了一定的抑制作用。当MC-RR 处理浓度为10-4-10-2 mg/L时,抑制作用不显著。当MC-RR 浓度≥0.1 mg/L 时,处理30 d 后,MC-RR 对
【图文】：

分子结构图,微囊藻毒素,分子结构

2.1 微囊藻毒素的化学结构微囊藻毒素是一组环状七肽，，一般结构为环（ D-Ala-X-D-MeAsp/D-Asp-Z-Adda-D-Glu-Mdha/Dha）（图1-1），相对分子质量约为1000。其中MeAsp为D-赤-β-甲基天冬氨酸，Adda为(2s, 3s, 8s, 9s)-3-氨基-9-甲氧基-2, 6, 8-三甲基-10- 苯基-4, 6-二稀酸，Mdha为N-甲基脱氢丙酸，Dha为脱氢丙氨酸，X, Z为两种可变的L-氨基酸。由于X, Z的不同以及Asp 和Dha 的甲基化和去甲基化可形成多种微囊藻毒素，到目前为止已发现60多种微囊藻毒素。含量较多，存在较普遍，毒性较大的是LR、RR和YR型的藻毒素

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导致膜脂过氧化，并使细胞的某些酶丧失活性，引起细胞和组织的损伤。Gehringe（2004）从细胞和分子水平对微囊藻毒素的作用机理进行了综述，见（图1-2），微囊藻毒素通过抑制蛋白磷酸酶2A的活性以及诱导ROS的产生，再通过各种途径作用于细胞。其中还有很多方面都需要作进一步的研究，比如微囊藻毒素抑制蛋白磷酶2A的活性和诱导ROS的产生之间有什么联系？微囊藻毒素是如何通过抑制蛋白磷酸酶2A的活性以及诱导ROS的产生引起细胞凋亡的？微囊藻毒素与Ca信号通路的关系等等。图 1-2 微囊藻毒素对细胞的作用机理。引自 Gehringe（2004）。Fig 1-2. The mechanism of microcystin toxicity to cells. From Gehringe（2004.
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（水生生物研究所）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：X52

【引证文献】