纳米银胁迫下黄曲霉(Asp...的氧化应激响应及其吸附能力_季洋洋.pdf

浙江农业学报 Acta Agriculturae Zhejiangensis，2023，35(1):128 137http:/www zjnyxb cn季洋洋，张鹏，刘小强，等 纳米银胁迫下黄曲霉(Aspergillus flavus)TL-F3 的氧化应激响应及其吸附能力 J 浙江农业学报，2023，35(1):128 137DOI:10.3969/j issn 1004-1524.2023.01.14收稿日期:2022-01-19基金项目:安徽省教育厅高校自然科学研究项目(KJ2019A0203);国家重点研发计划(2019YFC1805203);国家自然科学基金(41101485);农田生态保育与污染防控安徽省重点实验室开放基金(FECPP201903);国家级大学生创新创业训练计划(202010364065，202110364087);安徽省自然资源科技项目(2021-K-4)作者简介:季洋洋(1997)，女，江苏南通人，硕士，研究方向为重金属污染微生物修复。E-mail:1076249299 qq com*通信作者，樊霆，E-mail:fanting ahau edu cn纳米银胁迫下黄曲霉(Aspergillus flavus)TL-F3 的氧化应激响应及其吸附能力季洋洋，张鹏，刘小强，董贞汝，张伟，樊霆*(安徽农业大学 资源与环境学院，农田生态保育与污染防控安徽省重点实验室，安徽 合肥 230036)摘要:为研究纳米银(AgNPs)胁迫下黄曲霉(Aspergillus flavus TL-F3)的氧化应激变化及其对 AgNPs 的吸附能力，通过序批式试验，探究不同浓度 AgNPs 对 A flavus TL-F3 生长、细胞形态、胞外聚合物(EPS)分泌、抗氧化系统和吸附能力的影响。研究发现，AgNPs 可抑制 A flavus TL-F3 生长，且抑制效果与浓度正相关。Ag-NPs 可致 A flavus TL-F3 菌丝发育不完全，表面破损。与不加 AgNPs 的对照组相比，当 AgNPs 的质量浓度为80 mg L1时，胞外聚合物含量升至 237.55 mg g1，丙二醛含量、超氧化物歧化酶活性、还原性谷胱甘肽含量均显著(P 0.05)提高，而 Na+K+-ATP 酶活性显著(P 0.05)降低了 50.37%。A flavus TL-F3 对 AgNPs 有一定的吸附能力，当 AgNPs 的质量浓度为 1、30、50、80 mgL1时，A flavus TL-F3 对 AgNPs 的吸附率可达68.54%以上。综上所述，A flavus TL-F3 可用于含 Ag 和 AgNPs 污染水体的修复。关键词:纳米银;黄曲霉(Aspergillus flavus);毒性作用;氧化应激;生物吸附中图分类号:X522文献标志码:A文章编号:1005-1524(2023)01-0128-10Oxidative stress response and biosorption capacity of Aspergillus flavus TL-F3 under nano sil-ver particles stressJI Yangyang，ZHANG Peng，LIU Xiaoqiang，DONG Zhenru，ZHANG Wei，FAN Ting*(Anhui Province Key Lab of Farmland Ecological Conservation and Pollution Prevention，College of Resources and En-vironment，Anhui Agricultural University，Hefei 230036，China)Abstract:In order to study the changes of oxidative stress of Aspergillus flavus TL-F3 and its adsorption capacity ofnano silver particles(AgNPs)under AgNPs stress，a sequential batch experiment was carried out The effects of Ag-NPs on the growth，cell morphology，extracellular polymer(EPS)secretion，antioxidant enzymes and adsorption ca-pacity of A flavus TL-F3 were investigated It was shown that AgNPs could inhibit the growth of A flavus TL-F3，and the inhibitory effects were positively correlated with the concentration of AgNPs Scanning electron microscope a-nalysis showed that，the hyphae of A flavus TL-F3 was incompletely and the surface was damaged under AgNPsstress Compared with the control group(without AgNPs)，when the AgNPs concentration was 80 mg L1，the EPScontent of A flavus TL-F3 rose to 237.55 mg g1，and malondialdehyde content，superoxide dismutase activity andreduced glutathione peptide content were significantly(P 0.05)increased，and Na+K+-ATP enzyme activity wassignificantly(P 0.05)decreased by 50.37%A flavus TL-F3 had a certain adsorption capacity for AgNPs，andwhen the concentration of AgNPs was 1，30，50，80 mg L1，the adsorption rate for AgNPs could reach 68.54%andabove In conclusion，A flavus TL-F3 could be used for removing Ag and AgNPs from contaminated water bodiesKey words:nano silver;Aspergillus flavus;toxic effect;oxidative stress;biosorption根据 American Society for Testing and Materi-als(美国材料与试验协会)和 British Standards In-stitution(英国标准协会)的定义，纳米材料是指至少有一维尺度在 1 100 nm 的物质1，现已普遍应用于交通、医疗等行业2 4。纳米银(Ag-NPs)作为一种广谱杀菌剂，在医疗、食品包装和个人护理产品中得到了广泛应用。但在 AgNPs的生产、加工和使用过程中，不可避免地会有部分 AgNPs 被排放至环境当中5。相关研究发现，仅日常使用家居用品，每人每天便可释放 470 g的 AgNPs 进入污水处理系统，经处理后，仍有10%进入水生生态系统6。在湿地模拟生态系统中，1 mgkg1的 AgNPs 便会导致微生物多样性的下降7。AgNPs 在水环境中具有较高的迁移率。同时，AgNPs 进入水体后受酸碱度(pH)和其他离子的影响，形态会发生变化，大部分会与水体中的 Cl/S2 结合形成毒性较低的 AgCl/Ag2S 沉淀8，但也有部分会随水体迁移团聚成大颗粒，释放出毒性更大的 Ag+9，从而对水生生物产生应急毒性，并会经过食物链富集到人体，若在人体长期积累会导致遗传性疾病的发生10。现有研究提示，AgNPs 的杀菌作用与毒理效应主要表现为:(1)AgNPs 在细胞表面破坏细胞膜完整性，使细胞内物质泄露，导致细胞死亡;(2)活性氧(ROS)在细胞体内积累，引发氧化应激;(3)释放的 Ag+攻击细胞，从而干扰细胞正常的代谢转录，导致细胞凋亡11。例如:AgNPs 可穿透施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)的细胞膜，导致胞内 ROS 累积，产生毒性作用，从而降低其反硝化酶的活性，抑制相关基因表达，致使该菌的反硝化性能变差12;在用 AgNPs 颗粒修饰的超吸水冷冻凝胶表面，存在大量的羧酸基团，用该凝胶接近大肠埃希菌(Escherichia coli)时，可致细胞表面的 pH 值降低，释放的 Ag+被细胞主动吸收后，会导致该菌的三磷酸腺苷(ATP)含量下降，代谢停止，细胞失活13。黄曲霉(Aspergillus flavus)是一种常见的真菌，多见于土壤中，常用于酿酒工艺14。研究发现，黄曲霉可去除水体和土壤中的 Pb(II)、Cd(II)、Cu(II)、Hg(II)、Ni(II)、Co(II)、Cr(VI)等重金属。经氯化钙改良的非致病黄曲霉对 Ni(II)、Co(II)、Zn(II)的吸附量分别为 32.26、31.06、27.86 mg g1 15。黄曲霉 EGY11 菌株可作为生物吸附剂去除水中的 Cd(II)、Hg(II)和Pb(II)16。黄曲霉 F3 菌株对 Pb(II)、Cr(VI)的去除率分别为 36.00%和 99.00%17。将从铜锌尾矿中分离的黄曲霉 TL-F3 菌株作为外源菌添加到黑麦草水培中，增强了黑麦草对水体重金属Cd 的吸附18。但是，涉及黄曲霉和 AgNPs 相互作用机制及其去除能力的报道在本研究检索范围内还很有限。本文拟探究 AgNPs 与黄曲霉 TL-F3 菌株的相互作用，观察 AgNPs 胁迫下菌株的形态变化、氧化应激响应，及其对 AgNPs 的吸附效果，分析AgNPs 在水体中释放出的 Ag+的量，以及不同AgNPs 浓度对 TL-F3 菌株生长量、细胞形态、胞外聚合物(EPS)分泌、Na+K+-ATP 和丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和还原性谷胱甘肽(GSH)含量的影响，以期为含 Ag 和AgNPs 废水的微生物处理提供理论依据。1材料与方法1.1试验材料1.1.1AgNPsAgNPs 胶体购自南京先丰纳米材料科技有限公司，经透射电子显微镜(TEM)扫描，其粒径为(15 5)nm(图 1)，紫外吸收峰在 412 nm 处。1.1.2供试菌株供试 菌 株 Aflavus TL-F3(CGMCC No:8146)系作者所在实验室前期分离纯化得到的专利菌18。用 PDA(马铃薯葡萄糖琼脂)培养基在921季洋洋，等 纳米银胁迫下黄曲霉(Aspergillus flavus)TL-F3 的氧化应激响应及其吸附能力图 1AgNPs 在透射电子显微镜(TEM)下的图像(A)及其紫外全波长扫描结果(B)Fig 1Transmission electron microscope(TEM)image of AgNPs and its ultraviolet wavelength scan result(B)28 条件下培养 7 d 后，保藏于 4 备用。1.1.3主要培养基PDA 培养基:马铃薯粉 6 g、葡萄糖 20 g、琼脂 20 g、1 L H2O，配制而成。液体培养基:葡萄糖 20 g、蛋白胨 10 g、NaCl0.20 g、CaCl20.10 g、KCl 0.10 g、K2HPO40.50 g