EES深大：NMT發現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發現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重金屬創新平臺

標題：How marine diatoms cope with metal challenge: Insights from the morphotype-dependent metal tolerance in Phaeodactylum tricornutum

作者：深圳大學潘科、馬捷

檢測離子/分子指標

Cd²⁺

檢測樣品

海洋硅藻細胞

海洋硅藻對金屬的耐受性因其對隨機環境的長期適應而因形態類型、品系和物種而異。這種高度可變特性的機制仍然是生態毒理學關注的問題。在這項研究中，我們使用了一些尖端技術，包括非損傷微測技術（NMT）、原子力顯微鏡和X射線光電子能譜技術來研究三種形態類型的三角褐指藻對鎘（Cd）的積累和耐受性。亞細胞鎘分布，金屬轉運蛋白表達，谷胱甘肽和植物螯合素活性也進行了分析，以表征形態依賴的鎘穩態和解毒。我們發現卵形形態比其他形態積累了更多的Cd，但也比其他形態更耐Cd。Cd與卵形細胞表面結合力較強的原因是其球形較小，細胞表面較粗糙，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不斷變化的環境提供了新的解釋，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種形態的硅藻細胞表面實時凈Cd²⁺流速如圖1所示。加入CdCl₂（8.9 μM）后，檢測到Cd²⁺內流。而卵圓形細胞Cd²⁺凈內流速率（-0.91~-1.79 pmol cm^-2s^-1）顯著高于梭形細胞（-0.36~-1.07 pmol cm^-2s^-1）和三叉形細胞（-0.2~-0.97 pmol cm^-2s^-1），表明卵圓形細胞對Cd的吸附能力強于其他形態的細胞。

其他實驗結果

• 毒性試驗結果表明，卵圓形海洋硅藻細胞比其他兩種形態對鎘的耐受性更強。

• 在卵圓形海洋硅藻細胞中，只有10%的Cd分布在細胞質和細胞器中，而在梭形細胞中則有34%。

• 卵圓形細胞的粗糙度、DMT模量明顯高于梭形和三叉形細胞。三種細胞形態之間的附著力并無顯著差異。

• 鎘處理處理后，卵圓形海洋硅藻細胞表面電勢更低。

• 卵圓形海洋硅藻細胞的細胞壁成分與其他形態細胞的細胞壁之間最明顯的差異是硅形態的差異。

• 鎘處理后，所有靶向基因在硅藻細胞中的表達均上調。

• 鎘處理會增加所有形態海洋硅藻細胞的谷胱甘肽（glutathione，GSH）和植物螯合肽（phytochelatin，PC）水平。

結論

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