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EES深大：NMT發(fā)現(xiàn)圓形硅藻實時鎘吸附能力強于梭形、三叉形硅藻
基本信息
主題：NMT發(fā)現(xiàn)圓形硅藻實時鎘吸附能力強于梭形、三叉形硅藻
期刊：Ecotoxicology and Environmental Safety
影響因子：4.872
研究使用平臺：NMT重金屬創(chuàng)新平臺
標(biāo)題：How marine diatoms cope with metal challenge: Insights from the morphotype-dependent metal tolerance in Phaeodactylum tricornutum
作者：深圳大學(xué)潘科、馬捷
檢測離子/分子指標(biāo)
Cd2+
檢測樣品
海洋硅藻細(xì)胞
海洋硅藻對金屬的耐受性因其對隨機環(huán)境的長期適應(yīng)而因形態(tài)類型、品系和物種而異。這種高度可變特性的機制仍然是生態(tài)毒理學(xué)關(guān)注的問題。在這項研究中，我們使用了一些技術(shù)，包括非損傷微測技術(shù)（NMT）、原子力顯微鏡和X射線光電子能譜技術(shù)來研究三種形態(tài)類型的三角褐指藻對鎘（Cd）的積累和耐受性。亞細(xì)胞鎘分布，金屬轉(zhuǎn)運蛋白表達，谷胱甘肽和植物螯合素活性也進行了分析，以表征形態(tài)依賴的鎘穩(wěn)態(tài)和解毒。我們發(fā)現(xiàn)卵形形態(tài)比其他形態(tài)積累了更多的Cd，但也比其他形態(tài)更耐Cd。Cd與卵形細(xì)胞表面結(jié)合力較強的原因是其球形較小，細(xì)胞表面較粗糙，表面電位較低。此外，卵形對鎘離子的滲透性較差，并且含有較高的植物螯合素和谷胱甘肽水平，這解釋了其較高的金屬耐受性。我們的研究為硅藻適應(yīng)不斷變化的環(huán)境提供了新的解釋，這可能有助于其進化的成功。
離子/分子流實驗處理方法
8.9 μM CdCl2 處理10 min
3種形態(tài)的硅藻細(xì)胞表面實時凈Cd2+流速如圖1所示。加入CdCl2（8.9 μM）后，檢測到Cd2+內(nèi)流。而卵圓形細(xì)胞Cd2+凈內(nèi)流速率（-0.91~-1.79 pmol cm-2s-1）顯著高于梭形細(xì)胞（-0.36~-1.07 pmol cm-2s-1）和三叉形細(xì)胞（-0.2~-0.97 pmol cm-2s-1），表明卵圓形細(xì)胞對Cd的吸附能力強于其他形態(tài)的細(xì)胞。
圖1.卵圓形（O）、梭形（F）和三叉形（T）海洋硅藻細(xì)胞表面的Cd2+流速
其他實驗結(jié)果
毒性試驗結(jié)果表明，卵圓形海洋硅藻細(xì)胞比其他兩種形態(tài)對鎘的耐受性更強。
在卵圓形海洋硅藻細(xì)胞中，只有10%的Cd分布在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器中，而在梭形細(xì)胞中則有34%。
卵圓形細(xì)胞的粗糙度、DMT模量明顯高于梭形和三叉形細(xì)胞。三種細(xì)胞形態(tài)之間的附著力并無顯著差異。
鎘處理處理后，卵圓形海洋硅藻細(xì)胞表面電勢更低。
卵圓形海洋硅藻細(xì)胞的細(xì)胞壁成分與其他形態(tài)細(xì)胞的細(xì)胞壁之間的差異是硅形態(tài)的差異。
鎘處理后，所有靶向基因在硅藻細(xì)胞中的表達均上調(diào)。
鎘處理會增加所有形態(tài)海洋硅藻細(xì)胞的谷胱甘肽（glutathione，GSH）和植物螯合肽（phytochelatin，PC）水平。
結(jié)論
測試液
8.9 μM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, 0.1% sucrose, pH 8.0