氯化钠胁迫增强鲁氏接合酵母镉抗性的主要机理

镉等重金属是水体及水产品主要污染物之一。微生物法脱重金属残留已成为食品、环境等领域的一个重要研究方向。应用微生物脱含盐食品及海水中重金属残留的首要前提是该微生物对重金属及盐都要有较好的抗性。鲁氏接合酵母（Zygosaccharomyces rouxii）是酱油、鱼露等常用的酿造菌种，耐盐性强，具有吸附重金属的能力，且用氯化钠胁迫培养还可提高该酵母的镉抗性，但其机理尚不清楚。本项目以鲁氏接合酵母为研究对象，基于氧化胁迫下细胞抗氧化物酶的变化，采用Western blot方法找出关键性抗氧化物酶，采用RT-PCR和Northern blot等技术分析关键性抗氧化物酶基因的差异，从而揭示氯化钠胁迫增强鲁氏酵母镉抗性的一些主要机理，其成果有望为解决含盐食品及污染海水环境中镉残留问题提供一种成本低、不产生二次污染、可操作性强的脱除新方法，也为如何提高微生物对重金属的抗性和吸附性能的研究提供新的思路。

镉抗性是微生物法解决水及液态食品环境镉污染问题的重要前提之一。本项目从氧化胁迫下抗氧化物酶变化的角度探讨氯化钠提高鲁氏接合酵母镉抗性的主要机理。研究结果表明：（1）NaCl胁迫显著提高鲁氏接合酵母(简称鲁氏酵母)的镉抗性，且随着培养时间的增加高浓度NaCl对鲁氏酵母在镉胁迫条件下的保护作用更为显著。（2）NaCl对镉、铜、锌、铁及铅抗性和积累量的影响因重金属种类而不同；不同种类无机盐对于鲁氏酵母的镉抗性影响不同。（3）NaCl能降低镉诱导活性氧和细胞死亡率，显著地提高鲁氏酵母在镉胁迫下的过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性。（4）运用转录组测序技术（RNA-seq技术）研究了高NaCl对鲁氏酵母镉胁迫下转录组的影响。研究发现，对比单镉培养，在NaCl和镉胁迫培养后，共有1176条基因差异表达，其中564条基因表达上调，612条基因表达下调；对上调和下调差异基因分别进行GO富集，抗氧化活性、应答氧化胁迫、过氧化物酶活性、过氧化氢酶活性等58条term在上调差异基因中显著富集。11条具有过氧化物酶活性的基因和7条具有过氧化氢酶活性的基因表达量显著上调。说明在高NaCl条件下鲁氏酵母细胞内抗氧化物酶，特别是过氧化物酶和过氧化氢酶基因的大量表达，对于其镉抗性的提高具有很大作用。（5）本项目还系统分析了NaCl对鲁氏酵母镉积累的影响，发现镉积累量与镉抗性具有相关性，认为该酵母镉积累量特别是细胞内镉积累量的下降，可能是NaCl使酵母镉抗性提高的另一重要原因。本研究结果对于阐明氯化钠提高鲁氏酵母镉抗性的主要机理、提高该酵母在镉污染环境中的应用效果具有重大的理论意义，对于指导工厂实践也有重大的应用价值。项目共发表论文8篇，其中被SCI收录7篇（含影响因子大于5.0的有3篇），EI收录1篇；获授权专利1件；培养博士和硕士研究生共3名，成果显著。在所取得研究结果基础上，又引发对新的科学问题的思考，即今后还可以从金属离子转运角度进一步研究氯化钠胁迫增强鲁氏酵母镉抗性的机理。