全 文 ：第 16卷 第 3期
1 9 s e年 。 月
山 东 海 洋 学 院 学 报
J OU R N AL F S OH A ND OG C NL L E OG E OF OCE A到 OL OG Y
V o l , 16 , N o
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3
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1 9 8 6
紫露草微核技术在啤酒酵母菌解毒
重金属离子中的观察
陈登勤 刘 军 · 匿趣{
(海洋生物学系 )
金属硫蛋白对某些重金属离子有解毒作用已有不少研究 t 二 l 。 这类蛋白质相继在喃
乳动物、 鸟类 、 鱼类 、 软体动物组织以及链抱霉、 酵母等微生物中发现 t Z 、 ” ]。 它是铁蛋
白以外金属含量最高的蛋白质 , 也是半胧氨酸含量最高的蛋白。 用生物方法测定这类蛋
白质解毒重金属离子的作用已有报道 〔’ 1 , 而用啤酒酵母发醉液解毒重金属 , 并用紫璐
草徽核技术测定解毒作用的生物效应还是首次。 本文报道这项研究的初步结果 。
本研究主要包括三个方面的实验 : ( 1) 金属离子啤酒酵母液的制备 。 (2 )紫落草徽核
监侧 。 ( 3) 侧定汞离子含量在啤酒醉母菌作用前后的变化 。
一 、 材料和方法
为了获得具有活性的金属硫蛋白 , 我们选用 了啤酒酵母菌作为解毒材料 。
金属离子啤酒酵母液的制备方法是 , 先用清洁自来水配成 2 50P mP 浓度的 H g cl : 人
工污染水 , 每 5 0 m l 这种污染水样中 , 加入啤酒酵母液 3 m l , 调 p H 值为 6 , 在 27 ℃下
培养 1一 4天 。
工业废水是取自青岛娄山后排污沟 (主要是青岛红星化工厂废水 , 毒性金属含量较
高 ) 。该污水先用自来水稀释成 20 % , 同样每 5 0 m l加入啤酒酵母液 3m l , 培养条件同上 。
微核监测实验所用的紫璐草有两种 : 一种是 1 9 7 9年马德修教授从美国引进的沼泽紫
落草 ( T . aP 不` d os a) ,另一种是生长在青岛地区的毛蒸紫璐 草 (T . , 。 f忍。 xQ ) 。 实验方法是
用水擂法处理紫璐草花序枝条 , 以四分体中微核率的高低表示其污染程度 。 其具体实验
方法和徽核统计 , 详见参考文献 [’ 、 5 、 6 、 7 、 “ l 。
啤酒酵母菌液由青岛啤酒厂提供 。
gH C I
: 含量的变化 , 是用国产5%型汞燕汽侧量仪侧定 。
二 、 实 验 结 果
(一 ) 紫皿草对 H+g + 醉母液的测定
本文于 1 9 8 。年 I月 2 5日收到 .
. 现在辽宁省海洋水产研究所工作 .
3 期 紫露草微核技术在啤酒酵母菌解毒重金属离子中的观察
( 1 )T
.
a P忿“ d os a 的监侧实验 。 g H于 +酵母液分为四个处理组 , 即酵母菌培养1、 2 、 3
和 4天的四个组 , 另设两个对照组 , 一是自来水对照组 , 二是 25 OP m H g cl : 溶二液对 照
组 。 把 T . p 。 艺“ do sa 的花序枝条分别插入 gH 十 + 酵母液各处理组和对照组中 , 在光照下培
养 6 小时 , 接着作 24 小时的自来水恢复培养 , 用卡诺固定液固定花序 20 小时左右 , 然后
取适龄花药染色、 制片 、 镜检 , 分别统计四分体和微核数 , 求出微核率 (微核总数 / 四
分体总数 x 10 0% ) , 结果见表 1 。
表 I .T 尹吻而 s a测定 2 5Op pm Hg cl : 啤酒醉母液微核率变化情况 (处理 6小时 )
一<火、汤 目 同珑“ 溶浪
四分体数 微核串 ( 多 ) 标 准 差
组 别
\ { 1 }
2
.
1 4
2
.
0 2
对照显著度
6274
培养 1夭组
培养 2夭组
培养 3天组
培养 4天组
自来水对照组
H g + +对照组
7
。
9
1 4
。
2
1
.卫2
2
。
6 6
表中的 “ + ” 表示差异显著, “ 一 ” 表示差异不显著 。
由表 1作统计学分析可以看出 : ① 2 S OP m H g cl : 浓度的微核率是 14 . 2% , 这同7 . 9%
的自来水微核率比较 , 差异显著 。 说明gH + +的微核效应明显 。② 2 50 P nz’ 浓度 的 gH cl Z
污染水 , 经酵母菌作用后 , 微核率明显降低 。 与自来水对照作比较 , 1一 3天各培养组 ,
差异都不显著 。 这说明除 4 天培养组外 , 各组微核率大致降低到 自来水对照组的水平 。
同H g + + 液对照组作比较 , 各组的微核率均有显著差异 。 这说明啤酒酵母菌对重金属珑 + `
有明显解毒作用 。 ③酵母菌培养 1一 4天的各处理组 , 微核率变化幅度 不大 (从 9 . 3%一
10 % )
, 彼此差异不明显 。 这说明酵母菌的解毒作用 同培养时间关系不大
表 2 T . r刁介 x a 测定 25Oppm Hg cl :啤酒酵母液微核率变化情况 (处到 、 6时)
一\ 、 、歹 目 四分体数 微核率 (拓 ) ! 标 准 差组 别 \ \ \ 1 { 同自来水对照显著度 同拍怡
+ +溶液
对照显著度
十+培养 1天组
培养 2天组
培养 s天组
培养 `天组
自来水对照组
H启+ +对照组
9
。
9
1 0
_
1
0
.
5 8
1
.
! 7
1
。
15
8
。
7
1 4
.
4
3
.
1 1
3
。
0 2
6 2一lj 东 海 洋 学 院 学 报 198 6年
( 2 )T
. r 。 f不ex a 的监测实验 。为了证实 T. Po 玩d 。 : ” 微核 效应 的可靠性 , 我们 又用
T
. , e f忿e x a做平行实验 , 结果见表 2 。
从表 2 可以看出 , T . ; eI 艺。加 和 T . p时 “ d os a 所得结果相似 , 反应 趋势是一致的 。
有所不 同的是 T . ; 。 f 正。 xa 的微核率普遍高一些 。 这说明啤酒酵母菌降低污水中 g H + + 浓
度 , 解毒重金属的作用是真实的 。
将表 l 和表 2 图示如下
图 l 表明 : ①两种紫璐草微核率的线段接近于
一条平滑线段 , 说明微核率的变化同时间关系不大 ;
袭: !
率 10
舀。 裁二乡
4
.
时间 (天)
图 1 H g + +离子污染水经啤酒酵母菌
作用后 ,两种紫露草的微核率在不同时
间里的变化比较 。
②两条线段接近于平行 , 说明两种紫璐草对 H g + + 反
应趋势的一致性 。 T . r 。 f 忍。xa 的 线 段高于 T . p“ “
do sa
, 说明前者对H+g +的敏感性高于后者 。
(二 ) 紫露草对工业废水醉母液的测定
在我们对 H g cl : 人工污染水样进行两种紫露草
微核监测的基础上 , 为 了探讨啤酒酵母菌解毒重金
属作用的实际应用价值 , 我们又对工业废水的综合
污 染做 了 同样方法的 测定 , 所用废水 的 污 染 成
分 , 主要是重金属污染 , 结果见表 3 和表 4 。
表 3 T .P alu do s a在工业废水啤酒醉 表 4
母液中微核率变化情况
(处理 . 小时〕
T
. r ej 介 x a 在工业废水啤酒醉
母液中微核率变化情况
(处理 6小时 )
\ _ 项
四分体数组 别 一
培养 l天组
培养 2天组
培养 3天组
培养`天组
罗…黑
5 9
4 4
,,’
目一
自来水对照组
废水对照组 , 1 1
盆川州墨`于,查望 1 ” …’ 。 ” { ’ ` , ``刃塑 …“ … ” . ’ …’ .25瑙乔竺愁_ { “ ’ .6 { ` . “屡笃默…: ;训 斌
、才..
.
用统计学分析表 3 可以看出 : l() 自来水的微核率 ( 7 . 了% ) , 同废水 ( 1 1 . 5纬 ) 比较 ,
差异显著 。 说明废水的微核效应明显 , 污染较重 。 ②经培养一天酵母菌处理的废水 , 微核
率降低最多 ( 8 . 5% ) , 同废水 ( 1 1 . 5% ) 比较 , 差异显著 。 说明酵母菌降低污染物质效果
明显 。 ③培养 2 、 3和 4天的各组 , 微核率 : 分别为 10 . 1 、 9 。 6和 9 . 5 , 同废水比较 , 差异
不显著 。 说明这三组的酵母菌降低污染物质的作用 , 还未达到显著水平 。
为什么一天组降低作用 明显 , 而 2 、 3 、 4 天各组反而降低作用不明显 , 原因我们还
3期 紫露草微核技术在啤酒酵母菌解毒重金属离子中的观察
不了解。
用统计学分析表 4 可以看出 , 用 T . r 。了纯 xs 测定工业废水啤酒酵母液 , 各组 微核率
同废水微核率比较 ( 15 。 l % )均有明显降低 。
表 4 和表 3 比较 , 各组微核率均有所提高 , 这同上述人工污染水样 ( H g ` 十 )的模拟实
验结果 (表 1 和表 2 )所表明的趋势是一致的 。
(三 ) 化学方法侧定啤酒醉母菌作用前后 H g cl : 含盆的变化
我们用两种紫露草的生物学方法 , 测定啤酒酵母菌解毒重金属离子的作用 , 效果明
显一致 。 为了进一步证明此种测定方法的可靠性和可行性 , 又用测汞仪直接测定 。 酵母
菌培养前后 H g cl : 量的变化情况 。 首先测定未加啤酒酵母菌前的不同浓度 H g cl : 的含
量 , 然后再每 50 m l 加入啤酒酵母液 3m l , 培养 2天后 , 测其 H g cl : 的含量 , 结果见表
表 5 测汞仪测定不 同浓度 H g cl : 啤酒酵母菌培养前后 Hg cl Z含最的变化 ( P m )
(培养 2天 )
培养前 6 6 。 0
培养后
从表 5 可以看出 , 不同浓度的H gC I : 污染水 , 经啤酒酵母菌作用后 , 其 H g C I : 的含
量有明显降低 , 这同用紫露草微核技术测得的结果是吻合的 , 同时也证明了该生物监测
士芝术的可行性 。
三 、 讨 论
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.
( 一 ) 关于啤酒醉母菌解毒重金属的机理
从实验结果不难看出 , 啤酒酵母菌确有明显的解毒重金属离子的作用 。根据 K . eL r c h
( 1 9 8 0) 的研究 , 在酵母菌中发现有富含硫和金属的诱异性蛋白质称为金属硫蛋白 , 这有
可能是生物学效应的物质基础 。 因此 , 啤酒酵母菌解毒重金属离子的作用是否直接与众
属硫蛋白有关 , 尚待进一步探讨。
( 二 ) 关于降低微核率的机制
恨据微核率的降低和仪器测得重金属含量的减少 , 都说明啤酒酵母菌有富集和减少
环境中重金属离子的作用 , 造成微核率降低的生物效应 。 这一结论 , 同我们在 “ 维生素
c 和 N a Zs o o : 在污染海水中降低紫露草微核率的作用 ” (陈登勤 , 1 9 8 2 ) 一文所 说的降
低微核的机制有所不 同 。 后者降低微核作用的机制 , 在于维生素 C 和 N a Z翻 0 3 等 这类
氧化防止剂 , 能保护染色体 , 降低其断裂的频率 〔” I , 而不是降低环境中诱变物质的含
量 。 因此可以认为 , 根据我们的初步研究 , 起码有两种降低环境中诱变物质作拥 的途
径 , 一是在污染水中加入保护染色体的氧化防止剂 (如维生素 C 和 N aZ se o3 ) ; 二是在污
染水中培养能富集金属离子的微生物 (如啤酒酵母菌 ) 。 两者均能达到降低微核率 , 减少
污染的 目的 。
e4山 力三 l每 洋 学 {壳 学 于比 1 93 6年
(三 )紫露草微核监测同化学分析方法的关系
虽然用仪器测试可以直接则出重金属离子被 片母菌富集的情况 , 但却反映不 出生物
学效应 , 微核方法弥补了这一不足 。 它能客观地反映出环境中诱变剂对遗传物质影响的
程度 。 因此两种手段 (化学 、 生物 )如能配合仁断刊, 既能说明诱变物质量的概况 , 也能说
明其生物学效应 , 这对健全环境污染监测系统 , 全面评价环境质量是有价值的 。
综上所述 , 我们认为用啤酒酵母菌解毒重 金属离子是有使用价值的 。 这种酵母菌容
易获得 、 繁殖快 、 对人无害 、 使用经济 , 用来作为治理金属污染的一种手段是有效的 。
.
参 考 文 献
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〔3 〕
罗进 贤, 《生物科学动态 , , ( l) : 19 一 2 2 ,
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们 陈登勤等 . t 环垅科学 》 , ( 3 ) : 35 一 37
5 〕 陈登助 , ; 山东海洋学院学报 》 , 12 ( 2 ) :
Ph y s i o l e h e m一 , 5 56
19 8 2
。
5 5一 5 6 1 9 8 2
日〕
7 〕
陈登劫等 , ` 中国环境科学 , V ol . 4 . N o . 2 ` 1 0 8 4
马德修 、 方宗照等 . 《 山东海洋学院学报 》 . 工1 (的 : 4 7一乙1 1 0 8 1
s 〕 T e 一 sH 1 u M a一 卫n v i r o n m e n t J I H e a l t ]1 P e r s p ` e t i v e 、 一 , v o l .
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〔们 刘祖洞等编 . 《 遴传学 , (下册 ) , 第 2 丈页 , 19 ? 9 ,
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