稀土铽对辣根过氧化物酶生态毒理效应

论文摘要

稀土农用给中国农业带来丰厚回报,但稀土的环境安全问题也引发了中外科学家的关注。本课题以大田辣根（Armoracia rusticana L.）为试材,利用植物生理学、生物化学和化学生物学等实验手段,探讨了喷施铽（Tb）对辣根叶片若干生理指标的影响,研究Tb对辣根的生态毒理效应,并从Tb处理的辣根体内分离得到辣根过氧化物酶与铽的结合酶（Tb-HRP）,并对HRP和Tb-HRP的结构与性质进行了比较研究,为丰富稀土对植物保护酶的生态毒理理论,科学评价稀土对经济植物辣根的危害及稀土农用的环境风险等提供依据和参考。本论文主要结果如下:（1）证明稀土Tb对辣根各个生理指标的影响存在剂量和时间效应关系。Tb虽在低浓度范围短期内能刺激辣根叶片合成叶绿素、蛋白质,诱导HRP活性提高,降低质膜透性和膜脂过氧化程度,但后期均呈现出不同程度的毒害作用,高浓度毒害作用明显,Tb对植物的作用主要表现为伤害作用。（2）发现HRP对Tb胁迫的敏感性比其他指标高,表现在处理的HRP与对照相比,存在极显著差异。在Tb胁迫下诱导了一种新的过氧化物酶产生。（3）从Tb处理的辣根分离纯化得到铽结合过氧化物酶（Tb-HRP）,相比较于HRP,Tb-HRP配合物中每分子Tb-HRP含有一个钙原子、一个铁原子和三个铽原子,其分子量为43650Da。（4）与HRP相比,Tb-HRP对pH值和温度的变化敏感,偏离其最适值时Tb-HRP的活性变化较大,对pH值和温度的适应范围窄。Tb-HRP对底物愈创木酚和H2O2的亲合力及反应能力都较弱,同时Tb-HRP的生物电催化活性较低。（5） Tb可与HRP肽链上O或N发生配位作用,并替代一个钙原子,生成Tb-HRP配合物,改变了HRP的蛋白构象。血红素微环境的改变导致了其铁卟啉平面性的增加,引起活性中心Fe的自旋状态的改变,使得Tb-HRP活性中心电子传递更加困难,因此对Tb-HRP催化活性降低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 稀土植物生态毒理学研究
• 1.1.1 稀土植物生态毒理效应
• 1.1.2 稀土作用机理探讨
• 1.2 辣根过氧化物酶概述
• 1.2.1 植物过氧化物酶生理功能与重金属胁迫的关系
• 1.2.2 辣根过氧化物酶的分子结构特征
• 1.2.3 辣根过氧化物酶的催化机制
• 1.2.4 辣根过氧化物酶的分离、纯化和鉴定
• 1.3 立题依据及主要研究内容
• 1.3.1 立题依据
• 1.3.2 主要研究内容
• 第二章 稀土铽对辣根的生态生理效应
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 试剂
• 2.2.2 仪器
• 2.2.3 实验材料培养和处理
• 2.2.4 实验方法
• 2.2.5 数据处理
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 稀土铽对辣根质膜透性的影响
• 2.3.2 稀土铽对辣根丙二醛含量的影响
• 2.3.3 稀土铽对辣根叶绿素含量的影响
• 2.3.4 稀土铽对辣根游离脯氨酸含量的影响
• 2.3.5 稀土铽对辣根可溶性蛋白质的影响
• 2.3.6 稀土铽对辣根过氧化物酶活性及其同工酶的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 辣根过氧化物酶的分离、纯化及鉴定
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 试剂
• 3.2.2 仪器
• 3.2.3 实验材料培养和处理
• 3.2.4 实验方法
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 CM-纤维素离子交换柱层析分离
• 3.3.2 DEAE-纤维素离子交换柱层析分离
• 3.3.3 辣根过氧化物酶的纯度鉴定
• 3.3.4 辣根过氧化物酶分子量测定
• 3.3.5 辣根过氧化物酶中金属含量测定
• 3.4 本章小结
• 第四章 辣根过氧化物酶性质研究
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 试剂
• 4.2.2 仪器
• 4.2.3 实验方法
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 辣根过氧化物酶最适反应pH 值
• 4.3.2 辣根过氧化物酶最适反应温度
• 4.3.3 辣根过氧化物酶反应动力学性质
• 4.3.4 辣根过氧化物酶的电化学分析
• 4.3.5 辣根过氧化物酶的紫外-可见吸收光谱分析
• 4.3.6 辣根过氧化物酶的荧光光谱分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文清单