Bt蛋白在矿物表面的迁移及构象变化

论文摘要

随着转Bt基因作物商业化大面积的推广和应用,其对农田生态系统的潜在危害日益引起人们的关注。国内外大量研究结果表明,转Bt基因作物表达的毒蛋白会以不同方式释放到土壤并在土壤中长期残留,从而对土壤生态系统造成影响。文章对转Bt基因作物毒蛋白在土壤矿物上的迁移,包括Bt蛋白吸附解吸反应及反应前后的构象变化进行分析,进行了FTIR、荧光、CD光谱测定,对Cry1Ac蛋白的吸附、解吸机理与蛋白质构象的关系进行了探讨,为转Bt基因作物对土壤环境的生态风险性评价提供参考。研究发现Cry1Ac蛋白通过部分位点静电作用力吸附于土壤矿物表面,pH值的变化可影响两者间作用力,从而影响Cry1Ac蛋白在土壤矿物表面的吸附状态。不同土壤矿物中,Cry1Ac蛋白吸附的最适pH值不同,在中性和碱性条件下,更有利于毒素蛋白的吸附。当pH值到达7.6后,Cry1Ac蛋白在土壤矿物表面上的吸附能力和吸附强度明显提高。温度的升高和缓冲液浓度的降低不利于Bt蛋白在高岭土和蒙脱石矿物表面的吸附。总的来说,高岭土对该蛋白的吸附能力高于蒙脱石。在Cry1Ac蛋白与不同土壤矿物吸附后的红外光谱显示,由于加入吸附的蛋白浓度较低,没有出现明显的蛋白吸收峰,其它特征峰均没发生明显的位移,无法说明吸附过程对Cry1Ac蛋白构象的影响。荧光光谱显示,在加入三种不同的RL解吸Cry1Ac蛋白后的规律相似,蛋白分子荧光峰红移,表明其氨基酸残基所处的环境极性增强。加入表面活性剂CTAB脱附后,高岭土体系中的红移现象更为明显,但蛋白荧光强度却有所减弱。由加入SDS解吸后的荧光光谱可知,高岭土与蒙脱石的发射峰均有微弱的蓝移现象,且荧光强度比进行吸附后的游离态蛋白强度大。可知,加入不同表面活性剂解吸后蛋白质构象均发生改变。圆二色性光谱显示,不同表面活性剂与吸附蛋白后土壤矿物相互作用后,导致蛋白质的二级结构（α-螺旋,β-折叠,β-转角,自由卷曲）的改变。在高岭土体系中,α-螺旋含量增多而β-折叠减少,而β折叠结构具有疏水性,β折叠含量的减少使得体系中疏水区域大量减少,从而得出了荧光光谱中荧光强度降低是由于表面活性剂的添加使Cry1Ac蛋白疏水性下降的结论。实验结果为土壤介质环境中蛋白质类污染物的环境行为调控奠定科学依据,为转Bt基因作物对土壤环境的生态风险性评价提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 转Bt基因作物毒素蛋白
•     1.2.1 转Bt基因作物的种植及相关研究动态
•   1.3 Bt蛋白进入土壤生态系统的途径及后续影响
•     1.3.1 Bt毒蛋白进入土壤生态系统的途径
•     1.3.2 Bt毒蛋白对土壤生态系统的影响
•   1.4 Bt蛋白在生态系统中的迁移
•     1.4.1 Bt毒蛋白在土壤中的存留
•     1.4.2 Bt毒蛋白在生态系统中的迁移转化
•     1.4.3 Bt毒蛋白在土壤中的吸附解吸
•     1.4.4 表面活性剂对土壤中Bt蛋白解吸的影响
•   1.5 蛋白质构象变化的检测方法与研究进展
•     1.5.1 荧光光谱法
•     1.5.2 傅里叶变换红外（FTIR）光谱法
•     1.5.3 圆二色（CD）光谱法
•   1.6 本文的研究内容及意义
• 第二章 Bt蛋白吸附解吸规律研究
•   2.1 引言
•   2.2 材料与方法
•     2.2.1 试剂与仪器
•     2.2.2 实验材料
•     2.2.3 实验方法
•   2.3 结果与讨论
•     2.3.1 Bt蛋白吸附稳定性实验
•     2.3.2 Bt蛋白的温度影响实验
•     2.3.3 Bt蛋白的初始pH值影响实验
•     2.3.4 Bt蛋白的缓冲液浓度影响实验
•     2.3.5 Bt蛋白的解吸实验
•   2.4 小结
• 第三章 Bt蛋白吸附解吸前后构象分析
•   3.1 引言
•   3.2 材料与方法
•     3.2.1 Bt蛋白的傅里叶红外光谱
•     3.2.2 Bt蛋白的荧光光谱
•     3.2.3 Bt蛋白的圆二色（CD）发射光谱
•   3.3 结果与讨论
•     3.3.1 Bt蛋白吸附前后的傅里叶红外（FTIR）光谱分析
•     3.3.2 Bt蛋白吸附解吸前后的荧光光谱分析
•     3.3.3 Bt蛋白吸附解吸前后的圆二色（CD）发射光谱分析
•   3.4 小结
• 第四章 结论与展望
•   4.1 结论
•   4.2 创新性与不足之处
•     4.2.1 创新性
•     4.2.2 不足之处
•   4.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 黄致君

导师: 梁运姗

关键词: 蛋白,吸附,解吸,表面活性剂,构象

来源: 湖南农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用

单位: 湖南农业大学

分类号: X171.5

DOI: 10.27136/d.cnki.ghunu.2019.000592

总页数: 60

文件大小: 2333k

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