长期以来,海洋环境中重金属污染及防治问题越来越受人们的关注,然而,海洋环境中重金属的含量高低、分布模式、迁移转化及其与影响化学因素间的作用等科学问题是国内外科研者关心的焦点,并且如何有效的治理海洋环境中重金属也成为当今十分急迫的研究工作之一。目前,利用大型海藻进行海洋水体中重金属治理是一种低投资、高效益的技术,且对摄入体内的重金属与巯基蛋白结合后有一定的解毒功能。藻体中类金属硫蛋白(MTL)及多肽化合物是一类金属离子诱导下产生的富含半胱氨酸的低分子量蛋白,具有很强的重金属结合能力,对重金属的解毒及代谢等方面具有重要作用。本文为了研究藻体内类金属硫蛋白及多肽与重金属的相互作用及生物效应研究,探索海藻因金属诱导后体内蛋白与多肽的变化而导致其对重金属富集能力及耐毒性的改变,为进一步探索以海藻中肽、蛋白为标志物来指示海洋环境中重金属污染状况,发挥海藻在海洋环境中重金属的修复作用潜力提供科学依据和技术支撑,本论文开展了以下主要研究工作：首先,建立微波快速消解前处理技术,以及电感耦合等离子体质谱测定藻体中微量元素的定量方法,方法准确度较高,线性较好,相关性系数均为0.999以上。另外分析了实验室内重金属培养和威海养殖区培育的多种海带中重金属含量,结果显示：海带对Cu、Zn和Cd元素呈现不同程度富集能力,并随着时间和浓度的变化较明显;奔牛、平板菜、三海、生产种、荣福、江蓠和龙须菜不同种海带对同一重金属的富集含量存在差异,且各品种海带对不同重金属的富集相对含量差异性较大。第二,建立了藻体中类金属硫蛋白提取及纯化技术,利用葡聚糖凝胶柱能够分离纯化类金属硫蛋白;借助蛋白结合金属信号实现了低浓度蛋白的组分在线收集；通过凝聚电泳法对类金属硫蛋白分子量范围初步确认,分子范围在6.5kDa～7.0kDa间,利用高灵敏度质谱法实现了类金属硫蛋白分子量准确测定,获得所收集到的类金属硫蛋白分子为6.570kDa。通过优化色谱条件,建立了高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱联机技术,实现了双重检测对类金属硫蛋白的定量分析,探索了蛋白紫外吸收信号与结合金属相关性,结果显示,基于金属元素信号能够实现蛋白低浓度定量分析,并且金属蛋白与金属离子结合比较稳定。第三,运用化学渗透法从海藻中的提取谷胱甘肽(GSH)化合物,利用荧光试剂邻苯二甲醛与GSH反应生成的具有荧光衍生物,建立一种简便、快速测定藻体中GSH含量的方法,该方法方便快捷,准确度较好。考察了Cd2+胁迫培养海带对的富集能力及GSH变化趋势,并研究了金属Cd浓度与GSH变化相关性,结果表明藻体中谷胱甘肽与Cd呈现正相关性,藻体内谷胱甘肽的含量随诱导浓度的增加有递增趋势,但变化幅度相对较小。第四,以谷胱甘肽(GSH)为底物的酶促反应合成多肽化合物,其具有金属可诱导性,研究中建立了单荧光试剂(单溴二胺)标记多肽化合物的方法,标记衍生物稳定性较好,1周内其荧光信号几乎不变化,相对标准偏差不大于5%,利用质谱法测定标记前后多肽化合物分子量,确定最终单溴二胺和多肽间的标记比例为1：1,同时率先建立了GSH和PC2-PC6六种化合物同时定量分析方法,6种化合物在14min-23min间实现完整分离,通过检测系列标准溶液结果显示线性较好,各化合物检出限较低：同时测定了不同品种海带中多肽化合物的含量,藻体中多肽浓度含量.达到mg/g级,为进一步研究多肽对重金属诱导响应奠定方法基础。第五,相同条件下,利用单一重金属胁迫培养诱导海带,比较类金属硫蛋白及多肽的本底值,研究不同重金属诱导类金属硫蛋白及多肽的表达趋势与差异性,结果显示,海带内类金属硫蛋白在Cu和Cd的单元素诱导下呈现递减趋势,而Zn诱导后呈现递增趋势,在多元素诱导下均呈现递减趋势。经过Zn和Cd元素诱导后,多肽化合物的浓度变化范围较小,其中PC2,PC3和PC4含量呈现增加的趋势,从浓度变化趋势可看出,PC3和PC4变化稍微滞后,两种相同浓度元素共同诱导海藻后,海藻中多肽化合物的浓度变化趋势相对复杂。该研究为深度研究藻体中肽类及蛋白对海洋环境中重金属诱导响应提供一定理论支撑。