重金属胁迫下废水中白腐真菌抗氧化应激的研究

【摘要】微生物法处理重金属污染废水，以其吸附剂价格低廉、无二次污染等优点被广泛应用于水体治理中。白腐真菌被证实能够有效地吸附废水中的重金属。重金属可诱导细胞产生生理应激，生成大量活性氧簇（ROS），包括H2O2、O2、OH等物质，这些物质会造成生物细胞的氧化损伤。抗氧化防御调节体系决定着微生物机体的新陈代谢，机体内维持氧化和还原反应的平衡至关重要。细胞抗氧化防御系统包含一系列的非酶类物质和酶，它们参与了细胞代谢、增殖、转录、信号传导等众多生命活动。然而，迄今为止，我们对抗氧化防御系统作用机制的了解还不完整。因此探究废水中抗氧化应激酶类在微生物吸附重金属的过程中所起的作用，对于了解白腐真菌对重金属毒害的调节机制是必要的。本课题选取白腐真菌当中常见的一种—黄孢原毛平革菌(Phanerochaetechrysosporium)为对象，参照本课题组已有的研究结果，在一定的金属浓度和最佳pH值条件下，探讨白腐真菌吸附重金属含量随时间的变化以及胞外培养液中蛋白质浓度的变化；采用传统经典方法，探讨胞内外溶液中LiP、MnP、POD、CAT活性随时间的变化。随着培养时间的延长，溶液中pH有所下降，低浓度镉（0~50μmol/L）和铅（0~25μmol/L）诱导下pH下降幅度更加明显。黄孢原毛平革菌菌体对于镉离子的吸附率要高于铅离子。黄孢原毛平革菌对于重金属吸附分为两个阶段，第一阶段约6h，这一阶段内对重金属吸附速率增长很快，6h以后吸附速率放缓，8h后逐渐达到稳定期。采用传统经典方法，对胞内过氧化物酶、过氧化氢酶及胞外木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶的活性进行测定。结果表明，在50μmol/LCd2+和25μmol/LPb2+诱导下四类酶活性均是呈现先降低后升高的变化趋势，原因是因为重金属加入初期，引起细胞产生大量活性氧簇，无法及时清除，因而抑制了酶的活性；实验设置了一系列浓度的Cd2+（0~150μmol/L）以及Pb2+（0~150μmol/L）溶液诱导黄孢原毛平革菌。结果表明低浓度的金属离子存在条件下，细胞内过氧化氢酶和过氧化物酶会被激发；而高浓度下的重金属离子会对细胞造成不可逆转的损伤，致使酶活性下降。对细胞色素P450(CYP450)含量进行测定，结果显示在Cd2+（50~150μmol/L）或Pb2+（50~100μmol/L）的胁迫下细胞色素450含量有大幅度的提高，据此我们推断高浓度的ROS或将激发细胞内产生一种中间产物，其作用是促进细胞色素P450的产生以及降低细胞内活性氧簇含量。本研究为更深入的了解白腐真菌对重金属的解毒机制提供了一定的参考价值，也为运用白腐真菌更有效处理重金属废水处理奠定了理论基础。
【作者】张企华；
【导师】曾光明；陈桂秋；
【作者基本信息】湖南大学，环境科学与工程，2014，硕士
【关键词】黄孢原毛平革菌；重金属；ROS；抗氧化防御系统；CYP450；

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