微藻能介导砷形态的转化，包括对亚砷酸盐的氧化、砷酸盐的还原、砷的甲基化、复杂砷化物的合成等；其在不同条件下对砷的代谢规律具有明显差异，然而造成这些不同的原因尚不清楚。本实验以莱茵衣藻野生株和突变株ΔarsM（缺失亚砷酸盐甲基化酶基因arsM）为实验材料，施加不同浓度的砷酸盐处理（5、10、20 μg·L-1），提取并测定胞内各组分砷形态及含量。数据表明，3种砷酸盐处理下，莱茵衣藻胞内以脂溶态砷为主，比例为49.40%~70.51%，水溶态砷比例为7.07%~18.80%，水溶态中的砷形态以As(Ⅲ)和As(Ⅴ)为主，含有少量DMA，同时检测出一种砷糖；而5、10 μg·L-1砷酸盐处理的突变株的水溶态砷中未检测出砷糖。综上所述，arsM对莱茵衣藻复杂砷化物的合成有一定的影响。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1实验材料与培养条件2
1.2培养与驯化3
1.3设置浓度梯度3
1.4砷总量的测定3
1.5不同组分砷的提取4
1.6质量控制4
2结果与分析4
2.1不同砷酸盐处理下莱茵衣藻野生株（WT）和突变株（ΔarsM）的生长（OD680）
情况4
2.2不同砷酸盐处理下莱茵衣藻野生株（WT）和突变株（ΔarsM）的胞内砷含量5
2.3不同砷酸盐处理下莱茵衣藻野生株（WT）和突变株（ΔarsM）的胞内不同组分
砷含量6
2.4不同砷酸盐处理下莱茵衣藻野生株（WT）和突变株（ΔarsM）的胞内水溶态
砷形态及含量7
3讨论 9
3.1不同砷酸盐处理对莱茵衣藻生长的影响9
3.2不同砷酸盐处理对莱茵衣藻不同组分砷含量和形态的影响9
3.3亚砷酸盐甲基化酶基因arsM对莱茵衣藻砷吸收和形态转化的影响10
4结论 10
致谢11
参考文献11
莱茵衣藻细胞不同组分的砷含量和形态分析< *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072^ 
br /> 引言
引言
砷广泛分布于土壤、岩石和天然水体中[1]，国际癌症研究机构将无机砷列为人类致癌物（Group 1）[2,3]，在世界范围内造成了很严重的人类健康问题[4]，其影响主要取决于化学物质的种类、剂量和暴露时间。由于自然和人为因素，大量含砷化合物进入环境，最终随河流从陆地迁移到海洋，导致水生生态系统砷污染日益严重，其浓度范围从<1到5000 μgL1[5]。
砷的毒性受其总量决定, 但更取决于其形态[6]。人们普遍认为无机砷（iAs）比有机砷具有更大的毒性[1,5]。砷的化学形态包括高毒性的无机砷As(Ⅲ)、As(Ⅴ)，低毒性的有机砷如一甲基砷（MMA）、二甲基砷（DMA）、三甲基砷（TMA）、砷甜菜碱（AsB）、砷胆碱（AsC）和砷糖、砷脂等[6,7]。一般来说，砷化物的毒性取决于以下几个因素，如氧化值、物理状态、粒径、细胞吸收速率和消除速率。甲基化程度越高毒性越低，从而产生以下毒性降低顺序: As(Ⅲ)>As(Ⅴ)>MMA>DMA[8]。无机砷可由亚砷酸盐甲基转移酶（ArsM）催化甲基化为MMA(V)和DMA(V)[9,10]，还可产生毒性较小的砷化物如TMAO，挥发性TMA及TETRA[11]。一些研究人员认为砷的甲基化是一个解毒机制[12]，而另一些学者反对这种理论，因为三价甲基化形态MMA(III)和DMA(III)比前体无机砷形态的毒性更大[13]，这仍然是科学界一个持续讨论的问题。
微藻是一类广泛分布在陆地和海洋的自养生物，数量和种类繁多，在地球生态系统中具有重要地位。微藻细胞表面积大、吸附和吸收能力强[14,15]，可从水体环境中富集大量的砷，其含量可达100 mg/kg[16]，在培养实验中藻体砷的含量可高达2740 mg/kg[17]。同时，微藻能介导砷形态的转化，包括对亚砷酸盐的氧化、砷酸盐的还原、砷的甲基化、复杂砷化物的合成等[18]，在砷的生物地球化学循环中具有不可忽视的作用。砷被微藻吸收后，通过代谢途径与不同细胞组分结合，根据其溶解性大体可分为水溶态，脂溶态和残渣态三种组分，不同亚细胞组分含有多种砷的赋存形态，其提取、测定方法各不相同。大量研究表明，不同微藻在不同条件下对砷的吸收和代谢规律具有明显差异，然而造成这些不同结果的原因尚不清楚。
莱茵衣藻（Chlamydomona reinhardtii）是单细胞、带鞭毛的真核生物，隶属于绿藻门团藻目衣藻属。莱茵衣藻作为一种广泛存在于水体环境中的模式藻类，其基因组计划已完成，在许多实验室中用作生物化学、细胞生物学和遗传学的研究工具。研究表明莱茵衣藻对As(Ⅲ)有较强的耐性, 而对As(V)更加敏感。当藻类暴露于As(Ⅴ)时，它们自身会通过一系列调整减轻可能的毒性。首先，表面砷酸盐转运蛋白的亲和力或数量可能下降，调节降低细胞内砷含量；砷酸盐的积累可以通过外排进一步控制。其次，砷酸盐可以还原为亚砷酸盐，然后释放到环境中，被含硫化合物（如谷胱甘肽和植物螯合素）清除，或甲基化为毒性较小的有机砷化物。第三，砷酸盐的亚细胞分布可能随环境浓度的变化而变化，这也可能改变其毒性[4,5]。砷酸盐还原及其后续甲基化被公认为砷的重要解毒途径[4,5]。因此，能否通过调控微藻砷的代谢，改变藻细胞内砷的含量，或促进藻内无机砷转化为有机砷，以降低砷的毒性，是一个迫切需要解决的科学问题。
因此本实验以莱茵衣藻野生株和突变株（缺失亚砷酸盐甲基化酶基因arsM）为实验材料，通过研究在不同浓度砷酸盐处理下，测定胞内砷总量，提取并分析水溶态、脂溶态、残渣态含量及相关砷形态，深入探究胞内不同组分的砷形态差异，进一步揭示莱茵衣藻对砷酸盐的代谢机制；同时为建立高效便捷的砷形态提取与测定方法体系奠定基础。
1 材料与方法
1．1 实验材料与培养条件
莱茵衣藻（Chlamydomona reinhardtii）购于美国明尼苏达大学植物与微生物生物学系衣藻资源中心。包括莱茵衣藻野生株WT；突变株ΔarsM（缺失亚砷酸盐甲基化酶基因arsM），并对莱茵衣藻突变体进行PCR验证。
莱茵衣藻的培养采用TAP培养基（见表1），pH=7.0，在121℃下灭菌30 min；培养温度是25℃；光照强度为2000 lux，并维持光暗比（12 h:12 h）；且在藻种传代扩增及培养过程中均保证无菌操作。
表1 TAP培养基配方
Table 1 Chemical composition of TAP medium

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