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关键词：
鲟鱼,鲨鱼,硫酸软骨素,红外光谱
发表时间：
2011-12-22 11:33:09
摘 要 随着制革、电镀等行业的发展, 铬污染已成为严重的环境问题而受到人们的关注。铬在植物体内主要积累于根部, 植物根细胞壁化学变化与金属元素在植物体内的蓄积行为有密切关系。与其他方法比较, 应用OMNI 采样器- FTIR 直接测定法表征细胞化学成分变化具有简便、快速和准确的优点。文章用FTIR 对凤眼莲( Eichhor nia cr as sip es ) 和空心莲子草( A lter nanther a p hilox eroid es ) 根细胞壁进行了测定、分析和指认,并利用半定量分析方法研究了铬处理和对照处理下根细胞壁红外光谱的差异。结果表明, 铬处理的凤眼莲和空心莲子草根细胞壁上的 OH 向低频分别发生了20 和6 cm- 1 的位移, 同时凤眼莲的根细胞壁上 OH和自由羧基COO- 等吸附位点数目较对照均有所增加, 而空心莲子草则相反。说明这些基团与铬的结合密切相关, 进一步解释了凤眼莲耐铬及其在根部积累铬的机理, 说明FTIR 在监测逆境诱导植物化学成分变化和环境绿色修复方面具有广泛的应用前景。
水、空气和土壤中的铬可以通过食物链逐级富集, 对动植物和人类健康构成危害, 其中又以Cr( ) 的生物毒性最大[1] 。Cr( ) 在细胞内参与氧化还原的过程, 被转化成较低的价态, 从而影响细胞正常的新陈代谢[ 2] 。水体中的重金属对植物产生毒性的前提是该金属与植物细胞的结合。细胞壁是植物细胞特有的结构, 主要由蛋白质和多糖如纤维素、半纤维素、木质素、果胶质等组成, 有许多有机配体基团如羟基、羧基、氨基、醛基、巯基等[3, 4] , 可以参与一系列反应如离子交换、络合、沉析及结晶, 改变金属元素在植物体内的蓄积行为[5] 。探究金属毒害对植物细胞壁及组分的影响, 以及细胞壁组分参与金属蓄积的特征, 对阐述植物体内金属耐性和解毒机制可提供非常有用的信息[ 6] 。
细胞壁上化学结构的变化主要采用化学分级分离细胞壁, 采用气相色谱测定各糖组分的变化。这些分析方法不仅费时, 需要大量植物材料, 而且采用溶剂溶解细胞壁上糖分会导致不真实生化过程。FTIR 被认为是快速测定细胞组分变化的检测手段[7- 9] , 可以得到植物细胞壁上非破坏性的聚合物性质及基团的特征, 且所需植物材料样品很少, 能提供丰富的细胞壁组分结构信息。近年来, 红外光谱分析在重金属污染对植物营养的影响和环境生物修复方面也有应用[ 10, 11] 。同时, 细胞壁上羟基、羧基、氨基、醛基、巯基等的FTIR 特征吸收峰变化, 可以反映出细胞壁上有机配体基团与重金属离子的结合信息。
据报道, 凤眼莲( Eichhor nia cr assip es ) 能在其根部积累高浓度的铬( 70 g g - 1 ) [ 12] 。我们在研究过程中发现, 凤眼莲在水体中Cr ( ) 浓度达到10 mg L- 1 时仍能正常生长,而空心莲子草( Al ter nanther a p hilox er oid es ) 根系生长发育却受到严重抑制。本文对铬处理和无铬处理下两种植物根细胞壁的傅里叶红外光谱进行了测定和分析, 探究细胞壁上各组分及其有机配体的基团结构参与植物体内重金属解毒的机制, 以期为植物适应逆境条件下的对策理论提供创新研究方法。
细胞壁上化学结构的变化主要采用化学分级分离细胞壁, 采用气相色谱测定各糖组分的变化。这些分析方法不仅费时, 需要大量植物材料, 而且采用溶剂溶解细胞壁上糖分会导致不真实生化过程。FTIR 被认为是快速测定细胞组分变化的检测手段[7- 9] , 可以得到植物细胞壁上非破坏性的聚合物性质及基团的特征, 且所需植物材料样品很少, 能提供丰富的细胞壁组分结构信息。近年来, 红外光谱分析在重金属污染对植物营养的影响和环境生物修复方面也有应用[ 10, 11] 。同时, 细胞壁上羟基、羧基、氨基、醛基、巯基等的FTIR 特征吸收峰变化, 可以反映出细胞壁上有机配体基团与重金属离子的结合信息。
据报道, 凤眼莲( Eichhor nia cr assip es ) 能在其根部积累高浓度的铬( 70 g g - 1 ) [ 12] 。我们在研究过程中发现, 凤眼莲在水体中Cr ( ) 浓度达到10 mg L- 1 时仍能正常生长,而空心莲子草( Al ter nanther a p hilox er oid es ) 根系生长发育却受到严重抑制。本文对铬处理和无铬处理下两种植物根细胞壁的傅里叶红外光谱进行了测定和分析, 探究细胞壁上各组分及其有机配体的基团结构参与植物体内重金属解毒的机制, 以期为植物适应逆境条件下的对策理论提供创新研究方法。
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