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典型真核绿藻(Chlorella vulgaris)砷代谢关键功能基因的分析及其调控机制研究
结题报告
批准号:
41671485
项目类别:
面上项目
资助金额:
65.0 万元
负责人:
尹西翔
学科分类:
D0708.生态毒理学
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
李键、许宏宇、马姗姗、郑琳琳、王辉、陈明洋、周黎明
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中文摘要
全球性砷污染日益严重,对环境安全和人类健康构成了潜在的重大威胁。微生物介导下砷的生物转化对砷在环境中的赋存形态、迁移和生物有效性具有重要影响。真核绿藻小球藻(Chlorella vulgaris)广泛存在于土壤、湿地和各类水体中。申请人前期研究证实:小球藻的砷耐受和富集能力极强并具有多种砷代谢途径,但相关的功能基因尚未知晓,其作用机制更是有待明确。本项目运用基因克隆、基因敲除、氨基酸定点突变、蛋白纯化、高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱(HPLC-ICP-MS)分析等手段,从小球藻砷转化关键反应入手,系统研究其砷氧化、还原和甲基化酶的作用机制及其生化功能特性。深入探讨小球藻砷代谢的分子生物学机理,阐明环境中真核绿藻与砷的生物地球化学循环的联系。研究结果可为环境介质-污染物-真核藻类相互作用的深入研究开辟新的思路,在实践上可为藻类修复砷污染环境提供科学依据。
英文摘要
Arsenic contamination is increasingly serious worldwide, which impose some potential threats on the environmental safety and human health. Arsenic biotransformation mediated by environmental microorganism plays a crucial role in arsenic speciation, mobility and bioavailability. Eukaryotic green alga (Chlorella vulgaris) exists widely in the soil, wetlands and various aquatic systems. The applicants have confirmed that the alga owned a robust ability in arsenic tolerance and accumulation, and had a variety of arsenic metabolic pathways. Nevertheless, its related functional genes are still unknown, and the action mechanism is needed to be studied. This research keeps an eye on the key arsenic transformation reactions, with the help of analysis methods including gene cloning, gene knockout, amino acid site-directed mutagenesis, protein purification, high performance liquid chromatography coupled with inductively plasma mass spectrometry (HPLC-ICP-MS), demonstrate the functional expression and biochemical characteristics of arsenic oxidase, reductase and transmethylase in Chlorella vulgaris . All of this work will elucidate molecular mechanism of arsenic metabolism in the green alga. Moreover, it will be helpful to illustrate the connection between eukaryotic alga and arsenic biogeochemistry cycle. These results will open up a new way for environment medium-pollutant-eukaryotic alga interaction research and supply some scientific bases for bioremediation of arsenic pollution by algae.
全球性砷污染日益严重,对环境安全和人类健康构成了潜在的重大威胁。微生物介导下砷的生物转化对砷在环境中的赋存形态、迁移和生物有效性具有重要影响。真核绿藻小球藻(Chlorella vulgaris)广泛存在于土壤、湿地和各类水体中。本研究证实:小球藻具有多种砷代谢途径。本项目运用基因克隆、氨基酸定点突变、蛋白纯化等分子生物学技术以及砷形态分析手段,证实了小球藻具有多种砷代谢途径,并从该藻砷转化关键反应入手,系统研究了该藻砷甲基化、氧化和还原的作用机制及其生化功能特性,深入探讨了小球藻砷代谢的分子生物学机理。相关数据揭示了环境中真核绿藻与砷的生物地球化学循环联系。研究结果可为环境介质-污染物真核藻类相互作用的深入研究开辟新的思路,在实践上可为藻类修复砷污染环境提供科学依据 。
期刊论文列表
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专利列表
Characteristics of heavy metals and persistent organic pollutants in PM2.5 in two typical industrial cities, North China
华北地区两个典型工业城市PM2.5中重金属和持久性有机污染物特征
DOI:10.1080/15275922.2020.1771635
发表时间:2020-06
期刊:Environmental Forensics
影响因子:1.8
作者:Xixiang Yin;Guolan Fan;Jianjun Liu;Tenglong Jiang;Lihong Wang
通讯作者:Lihong Wang
DOI:10.1016/j.ecoenv.2018.10.015
发表时间:2019-01
期刊:Ecotoxicology and Environmental Safety
影响因子:6.8
作者:Wang Lihong;Gao Sulian;Yin Xixiang;Yu Xiongjun;Luan Lingyu
通讯作者:Luan Lingyu
Synergistic Effects of a Chalkophore, Methanobactin, on Microbial Methylation of Mercury.
Chalkophore、Methanobactin 对汞的微生物甲基化的协同作用。
DOI:10.1128/aem.00122-20
发表时间:2020
期刊:Applied and Environmental Microbiology
影响因子:4.4
作者:Yin Xixiang;Wang Lihong;Zhang Lijie;Chen Hongmei;Liang Xujun;Lu Xia;DiSpirito Alan A;Semrau Jeremy D;Gu Baohua
通讯作者:Gu Baohua
Characterization of Arsenic Biotransformation by a Typical Bryophyte Physcomitrella patens.
典型苔藓植物小立碗藓 (Physcomitrella patens) 砷生物转化的表征。
DOI:10.1007/s00128-016-1997-y
发表时间:2017
期刊:Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology
影响因子:2.7
作者:Yin Xixiang;Wang Lihong;Liu Yifei;Jiang Tenglong;Gao Jianwei
通讯作者:Gao Jianwei
Biomethylation and Volatilization of Arsenic by Model Protozoan Tetrahymena pyriformis under Different Phosphate Regimes.
模型原生动物梨形四膜虫在不同磷酸盐状态下砷的生物甲基化和挥发。
DOI:10.3390/ijerph14020188
发表时间:2017-02-14
期刊:International journal of environmental research and public health
影响因子:--
作者:Yin X;Wang L;Zhang Z;Fan G;Liu J;Sun K;Sun GX
通讯作者:Sun GX
土-水环境中小球藻的砷代谢特征及其分子机制
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