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金属硫蛋白(metallothionein,MT)是一类低分子质量、高巯基含量、能结合金属离子具有独特性能的一类金属结合蛋白质,广泛存在于从细菌到哺乳动物的多种生物体内,具有金属解毒、清除自由基、抗电离辐射、抗细胞凋亡、增强机体对抗不良状态的适应能力等多种功能。目前,国内市场上常见的MT多数是从兔肝中提纯,但生产工艺复杂、产量低、价格昂贵,使其应用和研究受到限制,广泛的MT原料来源已成为制约该领域发展的瓶颈之一。 本研究以褶牡蛎(Crassostrea plicatul)为原料,在金属96h急性毒性实验基础上,研究单一元素及多种元素混合暴露途径下对牡蛎MT的诱导效果,获得褶牡蛎MT的最佳诱导条件,并优化提取纯化工艺,获得牡蛎MT,为海洋贝类高值化开发和利用提供理论依据。主要研究结果如下: 1.采用静水实验法,在水温18±1℃,盐度26~28,pH为8.0±0.2的环境下,测定硫酸锌(ZnSO4·7H2O)、氯化镉(CdCl2·2.5H2O)、醋酸铜(Cu(CH3COO)2·H2O)、重铬酸钾(K2Cr2O7)、亚硒酸钠(Na2SeO4)对褶牡蛎的急性毒性。结果表明,Zn2+、Cd2+、Cu2+、Cr6+、Se4+对褶牡蛎96h-LC50分别为2.59、4.10、8.83、81.84、378.06mg/L。 2.根据急性毒性实验结果,Zn2+、Cd2+、Cu2+、Se4+、Cr6+分别选取96h-LC50的1/16、1/8、1/4、1/2为浓度梯度,经诱导1、2、3、4、5d,测定组织MT的含量。结果表明,Cd2+、Se4+对MT有较为显著的诱导,一定范围内MT的增加量与Cd2+、Se4+浓度呈现时间-效应及剂量-效应。其中,0.5mg/L的Cd2+浓度处理组MT诱导效果最好,达0.165mg/g湿重,诱导率106.3%。1mg/L的Se4+处理组MT诱导效果较好,达0.103mg/g湿重,诱导率为39.2%。 3.在单一元素诱导基础上,在各元素安全剂量及显著诱导水平上设计浓度梯度,研究5d内多种元素混合暴露途径下对牡蛎MT诱导效果,并筛选出褶牡蛎MT的最佳诱导条件。结果表明,多种元素(Zn2+、Cd2+、Cu2+、Cr6+、Se4+)混合诱导,牡蛎MT的诱导效果可在短期内显现出来,但由于金属之间的相互作用,会影响各个金属在生物体内的吸收代谢途径,因此,MT随时间、多元素联合剂量波动较大,不利于对MT诱导过程的实施和控制。一定浓度下的Zn2+-Cd2+、Se4+-Cd2+联合诱导可显著升高MT表达量,Se4+浓度为0.2mg/L、Cd2+浓度为0.5mg/L的元素浓度组合为最佳选择,最佳诱导温度为20℃,诱导量达0.203mg/g湿重。 4.以Tris-HCl作为缓冲液,通过单因素实验选取对提取效果影响较大的4个因素(pH、温度、缓冲液浓度、物料比),在4因素3水平基础上进行响应面实验。确定最佳提取条件为:pH9.0,提取温度30℃,Tris提取液的浓度0.25mol/L,物料比1∶4。 5.采用静态吸附和动态吸附相结合,比较筛选9种不同类型的离子交换树脂对MT分离提纯效果,并确定最佳纯化工艺。