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Chemosphere :深圳大学丨盐度调控的海洋硅藻细胞表面镉离子流(附NMT实验体系)

转自中关村旭月非损伤微测技术产业联盟

 

NMT是基因功能的活体检测技术,已被31位诺贝尔奖得主所在单位,及北大、清华、中科院使用。

 

  • 期刊:Chemosphere
  • 主题:盐度调控的海洋硅藻细胞表面镉离子流
  • 标题:Salinity-dependent nanostructures and composition of cell surface and its relation to Cd toxicity in an estuarine diatom
  • 影响因子:4.427
  • 检测指标:Cd2+流速
  • 检测部位:硅藻藻细胞
  • Cd2+流速流实验处理方法:不同盐度的硅藻细胞
  • Cd2+流速流实验测试液成份:0.1mM KCl,0.1mM MgCl2, 0.5mM NaCl, 0.3mM 2-(N-morpholino) ethanesulfonic acid (MES), 0.2mM Na2SO4 and 0.1% sucrose, pH 8.0,8.9μM CdCl2
  • 作者:深圳大学潘科、马捷

文章简介

盐度是河口环境中变化较大的因子之一,会影响海洋主要初级生产力——硅藻与金属之间的相互作用,之前研究发现这一影响主要由环境水化学变化引起。但却忽略了盐度也可能通过改变硅藻本身的生理生化状态来影响其响应重金属的过程。

此项研究模拟河口的盐度梯度,在18,25,和32 psu三个盐度下培养了新月菱形藻,在18 psu低盐度时,施加8.9 μM的Cd2+对细胞生长的抑制最强。但值得注意的是,Cd离子浓度的升高约一倍,引起的细胞生长抑制却是约四倍,说明Cd重金属毒性的增加可能存在着其它机制。从分布上看,大部分(>75%)Cd都吸附于细胞表面,表明新月菱形藻的细胞壁在最初的Cd累积过程中有着重要的作用。

基于上述现象,研究利用非损伤微测技术测定不同盐度培养的硅藻单细胞表面的Cd2+离子流。结果发现,硅藻细胞在低盐度时细胞表面的Cd2+离子流速更快,而Cd2+吸收速率是影响其毒性最主要因素。进一步结合其它物理化学手段最终揭示了硅藻在不同盐度下通过改变细胞壁的功能基团种类和数量来影响其吸附Cd的细胞表面化学机制。

此项研究为近海盐度强烈变化条件下防控重金属的污染和食物链传递提供了重要的理论依据。

不同盐度培养的新月菱形藻,细胞表面Cd2+离子流的差异性。负值表示吸收。

英文摘要

The interactions between metal and phytoplankton are affected by salinity in estuarine environments. While water chemistry is an important factor regulating the metal bioavailability in phytoplankton, the physiological adaptation of the algae cells may also change their intrinsic response to metals.

In this work, we tried to interpret the salinity-dependent Cd toxicity in a pennate diatom Nitzchia closterium from a biological side. As with many studies, we observed Cd toxicity to the diatom increased with decreasing salinity. However, changing free Cd ion concentrations may be partly responsible for the enhanced Cd toxicity.

Multiple evidences showed that diatom cells acclimated at low salinity had stronger intrinsic Cd adsorption capacity. Salinity significantly affected not only the nanostructures but also the biochemical composition in the cell surface of the diatom. Diatom cells grown at lower salinity had a lower surface potential, higher specific surface area, and more sulfur-containing groups in the cell wall, leading to stronger Cd binding capacity in the cells. Meanwhile, more Si was present as poly-silicic acid when the salinity decreased. The change of Si content and speciation in the cell wall are also considered a major reason for the variations of Cd surface binding.

Our study provided new clues for the salinity-dependent metal toxicity in marine diatoms.

中文摘要(谷歌机翻)

在河口环境中,盐度影响金属和浮游植物之间的相互作用。尽管水化学是调节浮游植物中金属生物利用度的重要因素,但藻类细胞的生理适应性也可能改变其对金属的内在响应。

在这项工作中,我们试图从生物学的角度来解释盐度依赖的Cd毒性在戊二烯硅藻Nitzchia closterium中。与许多研究一样,我们观察到Cd对硅藻的毒性随着盐度的降低而增加。但是,改变游离Cd离子浓度可能是造成Cd毒性增强的部分原因。

多种证据表明,低盐度适应的硅藻细胞具有更强的固有Cd吸附能力。盐度不仅显着影响硅藻的纳米结构,而且显着影响硅藻细胞表面的生化组成。在较低盐度下生长的硅藻细胞具有较低的表面电势,较高的比表面积和细胞壁中更多的含硫基团,从而导致细胞中更强的Cd结合能力。同时,当盐度降低时,更多的Si作为聚硅酸存在。 Si含量的变化和细胞壁中的形态也被认为是Cd表面结合变化的主要原因。

我们的研究为海洋硅藻的盐度依赖性金属毒性提供了新的线索。

文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653518319891?via%3Dihub

 

 

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