CN106053748A - 利用鱼的g‑6‑pd活性监测co2酸化水体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用鱼的葡萄糖‑6‑磷酸脱氢酶(G‑6‑PD)监测二氧化碳(CO2)酸化水体的方法,用鱼作为监测水体酸化的生物样本,鱼的G‑6‑PD作为监测水中CO2酸化的敏感生物标记物;本发明的优点在于:本发明可以获知待测水域中CO2酸化水体的pH值大小,以及获知待测水域目前的危害程度;同时也能从生物的角度敏感地监测CO2酸化的危害性和危害程度,为水体生态环境监测、毒理诊断、调控和防治提供准确、快速的科学方法。
Description
技术领域
本发明涉及利用生物敏感标志物检测酸化水体,更具体地说,本发明涉及一种利用鱼的G-6-PD活性检测水体酸化程度的方法。
背景技术
自工业革命以来,由于人类活动和工农业发展,大气中的二氧化碳(CO2)水平正以前所未有的速度上升,导致海洋和其他水体吸收CO2的量不断增加,水体pH值下降,导致水体酸化。
CO2酸化如海水酸化,不同于一般意义上的酸化如盐酸(HCl)酸化,CO2酸化对鱼类的影响显著大于HCl酸化的影响。例如同是pH=6.2,CO2酸化对真鲷(Pagrus major)的卵和幼体产生的毒性(死亡率60-100%)远高于HCl酸化产生的毒性(死亡率1-4%)。由于CO2分子比H+更易穿透生物膜,与水反应生成H2CO3,后者在碳酸酐酶的作用下,迅速分解成H+和HCO3 -;在相同H+浓度下(pH=6.16),CO2衍生出的分子种类(HCO3 -、CO3 2-)是HCl的150倍。HCl酸化只是H+浓度升高;而CO2进入生物体内后可以直接破坏体液的酸碱平衡,加之CO2酸化还会使机体新陈代谢率及蛋白合成下降,携氧能力下降,抑制机体正常生理活动,乃至死亡。因此,由CO2酸化升高导致的pH降低对水生动物产生的影响比单一H+浓度增加而产生的影响更为严重。
海水酸化是CO2酸化,是全球环境变化的重大问题之一。海水酸化可直接和间接影响鱼及其他水生生物的代谢、抗氧化、免疫防御、离子和酸碱平衡等,致其伤亡。海水酸化不仅威胁某些物种,还可使整个海洋生态系统退化。海水酸化是亟待研究和积极应对的全球性重大环境问题。
目前有关海水酸化(CO2酸化水体)的研究刚起步,海水酸化对水生生物影响的研究还少,对鱼类影响的研究更少,海水酸化的生物效应相对难以预测,并且尚无适宜的鱼类酶活性监测水体的CO2酸化程度和危害程度,影响了海水酸化对水生生物影响的深入研究。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷,并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的就是提供一种利用鱼的G-6-PD活性监测CO2酸化水体的方法,本方法利用鱼的G-6-PD作为敏感生物标记物,能敏感的表达出水体中CO2酸化的程度和危害程度,为水体生态环境监测、毒理诊断、调控和防治提供准确、快速的科学方法。
为了实现根据本发明的这些目的和其他优点,提供了一种利用鱼的G-6-PD活性监测CO2酸化水体的方法。本检测方法为获取需要检测的水域中的鱼,并采用所述鱼的G-6-PD作为敏感生物标记物。其中,G-6-PD是葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的简写。
优选的是,所述鱼的G-6-PD活性与CO2酸化水体的pH值大小呈正相关。
优选的是,建立鱼的G-6-PD活性与CO2酸化水体的pH值大小关系的标准曲线,然后将待检测水域中的同种同大小的鱼的G-6-PD活性与所述标准曲线比对,得到待检测水域中CO2酸化水体的pH值大小。
优选的是,采用G-6-PD酶联免疫分析测定试剂盒和ELx800光吸收酶标仪测定鱼的G-6-PD活性。
优选的是,所述鱼为海水青鳉或淡水青鳉。
本发明至少包括以下有益效果:葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(Glucose-6-phosphatedehydrogenase,G-6-PD)是磷酸戊糖途径(PPP)中的第一个酶,催化葡萄糖-6-磷酸脱氢形成6-磷酸葡糖酸。G-6-PD活力与自身蛋白结构息息相关,其二聚体结构均受环境因素如温度、盐度、pH等的影响。G-6-PD以NADP为电子受体,能够生成还原型辅酶Ⅱ(NADPH),当G-6-PD活性降低时,势必影响NADPH生成,而该途径生成的NADPH主要用于脂肪酸等的还原性生物合成反应。本方法有利于预测海水酸化的生物效应。对保护海水酸化的首要冲击者、水体生产力中的主要产物—鱼类和其他生物,发展可持续的渔业和生态系统具有现实意义。并且本发明可以利用鱼的G-6-PD监测水体CO2酸化的情况,通过鱼的G-6-PD与CO2酸化水体的pH值大小呈正相关,就可以快速准确监测到水体受到CO2的酸化程度和危害程度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书能够据以实施。
实施例1
本方案利用鱼的G-6-PD活性监测CO2酸化水体的方法,获取需要检测的水域中的鱼,并采用所述鱼的G-6-PD作为敏感生物标记物,通过检测鱼的G-6-PD活性,然后比对同类同大小的鱼的G-6-PD活性与CO2酸化水体的pH值大小关系的标准曲线,就可以检测出水体受CO2酸化的pH值大小,不但检测准确,且敏感度高,而且能直观反映CO2酸化水体对生物的危害程度。
实施例2
本方案利用鱼的G-6-PD活性监测CO2酸化水体的方法,获取需要检测的水域中的鱼,并采用所述鱼的G-6-PD作为敏感生物标记物,根据鱼的G-6-PD活性与水体受CO2酸化的pH值大小呈正相关,通过测定鱼的G-6-PD活性,然后比对同类同大小的鱼的G-6-PD活性与CO2酸化水体的pH值大小关系的标准曲线,如果检测样本鱼的G-6-PD活性比正常情况下的同类同大小的鱼的G-6-PD活性低,则判断水域受到CO2酸化;G-6-PD活性越低,则判断水域CO2酸化越严重,甚至可判断是否达到危害水体生物的程度。
实施例3
本方案利用鱼的G-6-PD活性监测CO2酸化水体的方法,获取需要检测的水域中的鱼,并采用所述鱼的G-6-PD作为敏感生物标记物。首先通过实验建立鱼的G-6-PD活性与CO2酸化水体的pH值大小关系的标准曲线,然后将待检测水域中的同种同大小的鱼的G-6-PD活性与所述标准曲线比对,得到待检测水域中CO2酸化的pH大小。
通过实验建立鱼的G-6-PD活性与CO2酸化水体的pH值大小关系的标准曲线,如下:
采用30天龄海水青鳉稚鱼作为监测水污染的生物样本,将稚鱼分成5组,每组3个平行,分别在表1所述的水环境中饲养,其中水域的pH8.1为对照组。饲养8周后,每个平行取3尾鱼样品测定,每组测定3*3=9个数据,将每组9个数据数理统计后得到各组鱼的G-6-PD活性如表2所示,根据表2的数据绘制鱼的G-6-PD活性与CO2酸化水体的pH值大小关系的标准曲线。
表1 5组稚鱼饲养的水域中CO2酸化水体的pH值
实验序号 | 对照组 | 1 | 2 | 3 | 4 |
pH值 | 8.1 | 7.9 | 7.7 | 7.5 | 7.3 |
用CO2充气系统持续泡控目标pH值的酸化海水,以目前近海表层海水的平均值(pH8.1)为对照组。通过向海水中充入高纯CO2气体,用HENTEX pH/ORP控制器监测并控制每个养殖槽中海水pH值,以保持各组实验海水pH值的稳定。饲养的其他条件是:每天三次投喂200目饲料,总投喂量为鱼体重的5%。每天详细观察和记录鱼的活动、摄食、畸形、死亡等,8周后随机采集鱼样品,分别称鱼体湿重,可以直接用于测定鱼的G-6-PD活性。
表2 5组鱼样品的G-6-PD
实验序号 | 对照组 | 1 | 2 | 3 | 4 |
pH值 | 8.1 | 7.9 | 7.7 | 7.5 | 7.3 |
G-6-PD活性(U/L) | 32.57 | 31.22 | 29.85 | 27.74 | 25.14 |
使用上海广锐生物科技有限公司生产的G-6-PD酶联免疫分析测定试剂盒(96孔板)和ELx800光吸收酶标仪测定待测水域中的海水青鳉的G-6-PD活性的具体步骤如下:
1)、组织样本处理:取适量样本后,称取重量,加入一定量的pH7.4磷酸盐缓冲液(PBS),保持在2-8℃的温度下,匀浆器匀浆样品。然后使用冷冻离心机,600g,4℃,离心20分钟,收集上清液,分装样品,放入-80℃冰箱冷冻备用。
2)、绘制标准品标准曲线:将试剂盒中标准品和标准品稀释液加入到酶标包被板上,设10孔,移液枪分别吸取100μL标准品于第1、2孔底部,再用移液枪分别添加50μL标准品稀释液于1、2孔底部,使用移液枪轻轻吹打使其混合均匀;再用移液枪从1、2孔中分别吸取100μL移入3、4孔底部,同样分别添加50μL稀释液,使用移液枪轻轻吹打使其混合均匀,然后分别弃掉50μL;再用移液枪从3、4孔中分别吸取50μL于5、6孔底部,同样分别添加50μL稀释液,使用移液枪轻轻吹打使其混合均匀;再用移液枪从5、6孔中分别吸取50μL到7、8孔底部,同样分别添加50μL稀释液,使用移液枪轻轻吹打使其混合均匀;再用移液枪从7、8孔中分别吸取50μL移入9、10孔底部,同样分别添加50μL稀释液,使用移液枪轻轻吹打使其混合均匀,然后分别弃掉50μL。各孔加样量均为50μL,浓度分别为300U/L,200U/L,100U/L,50U/L,25U/L。用空白孔溶液在酶标仪调零后,于450nm波长测定。根据标准品光密度及浓度绘制标准品标准曲线。
3)、加样:分别设空白孔、待测样品孔。用移液枪吸取40μL样品稀释液移入包被板待测样品孔底部,同样方法再用移液枪吸取10μL待测样品于包被板待测样品孔底部,轻晃混匀。
4)、温育:用试剂盒自带的封板膜密封后于恒温箱37℃,静置30分钟。
5)、配液:蒸馏水稀释浓缩洗涤液30倍用于后续洗涤酶标包被板。
6)、洗涤:静置30min后揭掉封板膜,甩干,利用排枪将洗涤液移入板孔并加满,静置30秒后去除洗涤液,连续洗涤5次,最后拍干。
7)、加酶:除空白孔外,用移液枪移入50μL酶标试剂。
8)、温育:操作同步骤4)。
9)、洗涤:操作同步骤6)。
10)、显色:用移液枪吸取50μL将显色剂于酶标板孔,后移取50μL显色剂B,微微振荡混匀,于避光37℃恒温箱静置15分钟,进行显色反应。
11)、终止:移液枪移取50μL终止液用以终止反应,此时溶液显黄色。
12)、测定:15min内,用空白孔溶液在酶标仪调零后,于450nm波长测定。通过酶标仪测得样品光密度与标准品标准曲线比对得到待测样品G-6-PD活性。
然后将计算得海水青鳉的G-6-PD活性与用表2的数据绘制鱼的G-6-PD活性与CO2酸化水体的pH值大小关系的标准曲线比对,不但可以知道水体是否受到CO2酸化,而且从标准曲线中可以知道水体中CO2酸化的pH大小,更能知道水体对生物体危害程度。
实施例4
利用实验可以建立任何鱼种的鱼的G-6-PD活性与CO2酸化水体的pH值大小关系的标准曲线,然后取待测水域中的鱼做样本,只要做样本的鱼与建立标准曲线的鱼是同类同大小的即可进行比对。
利用葡萄糖-6-磷酸脱氢酶酶联免疫分析测定试剂盒和ELx800光吸收酶标仪测定待测水域中的鱼的G-6-PD活性具体步骤如下:
1)、组织样本处理:取适量样本后,称取重量,加入一定量的pH7.4磷酸盐缓冲液(PBS),保持在2-8℃的温度下,匀浆器匀浆样品。然后使用冷冻离心机,600g,4℃,离心20分钟,收集上清液,分装样品,放入-80℃冰箱冷冻备用。
2)、绘制标准品标准曲线:将试剂盒中标准品和标准品稀释液加入到酶标包被板上,设10孔,移液枪分别吸取100μL标准品于第1、2孔底部,再用移液枪分别添加50μL标准品稀释液于1、2孔底部,使用移液枪轻轻吹打使其混合均匀;再用移液枪从1、2孔中分别吸取100μL移入3、4孔底部,同样分别添加50μL稀释液,使用移液枪轻轻吹打使其混合均匀,然后分别弃掉50μL;再用移液枪从3、4孔中分别吸取50μL于5、6孔底部,同样分别添加50μL稀释液,使用移液枪轻轻吹打使其混合均匀;再用移液枪从5、6孔中分别吸取50μL到7、8孔底部,同样分别添加50μL稀释液,使用移液枪轻轻吹打使其混合均匀;再用移液枪从7、8孔中分别吸取50μL移入9、10孔底部,同样分别添加50μL稀释液,使用移液枪轻轻吹打使其混合均匀,然后分别弃掉50μL。各孔加样量均为50μL,浓度分别为300U/L,200U/L,100U/L,50U/L,25U/L。用空白孔溶液在酶标仪调零后,于450nm波长测定。根据标准品光密度及浓度绘制标准品标准曲线。
3)、加样:分别设空白孔、待测样品孔。用移液枪吸取40μL样品稀释液移入包被板待测样品孔底部,同样方法再用移液枪吸取10μL待测样品于包被板待测样品孔底部,轻晃混匀。
4)、温育:用试剂盒自带的封板膜密封后于恒温箱37℃,静置30分钟。
5)、配液:蒸馏水稀释浓缩洗涤液30倍用于后续洗涤酶标包被板。
6)、洗涤:静置30min后揭掉封板膜,甩干,利用排枪将洗涤液移入板孔并加满,静置30秒后去除洗涤液,连续洗涤5次,最后拍干。
7)、加酶:除空白孔外,用移液枪移入50μL酶标试剂。
8)、温育:操作同步骤4)。
9)、洗涤:操作同步骤6)。
10)、显色:用移液枪吸取50μL将显色剂于酶标板孔,后移取50μL显色剂B,微微振荡混匀,于避光37℃恒温箱静置15分钟,进行显色反应。
11)、终止:移液枪移取50μL终止液用以终止反应,此时溶液显黄色。
12)、测定:15min内,用空白孔溶液在酶标仪调零后,于450nm波长测定。通过酶标仪测得样品光密度与标准品标准曲线比对得到待测样品G-6-PD活性。
将计算得鱼的G-6-PD活性与试验建立鱼的G-6-PD活性与CO2酸化水体的pH值大小关系的标准曲线比对,不但可以知道水体是否受CO2酸化,而且从标准曲线中可以知道水体中CO2酸化的pH值大小,更能知道水体对生物体危害程度。
实施例5
利用实验建立12周龄的淡水青鳉的G-6-PD活性与CO2水体的pH大小关系的标准曲线,然后取待测水域中的鱼做样本,只要取得样本的鱼与建立标准曲线的鱼是同类同大小的即可进行比对。
取得待测水域中12周龄的淡水青鳉做样本,然后利用G-6-PD酶联免疫分析测定试剂盒和ELx800光吸收酶标仪测定待测水域中的该鱼的G-6-PD活性具体步骤如下:
1)、组织样本处理:取适量样本后,称取重量,加入一定量的pH7.4磷酸盐缓冲液(PBS),保持在2-8℃的温度下,匀浆器匀浆样品。然后使用冷冻离心机,600g,4℃,离心20分钟,收集上清液,分装样品,放入-80℃冰箱冷冻备用。
2)、绘制标准品标准曲线:将试剂盒中标准品和标准品稀释液加入到酶标包被板上,设10孔,移液枪分别吸取100μL标准品于第1、2孔底部,再用移液枪分别添加50μL标准品稀释液于1、2孔底部,使用移液枪轻轻吹打使其混合均匀;再用移液枪从1、2孔中分别吸取100μL移入3、4孔底部,同样分别添加50μL稀释液,使用移液枪轻轻吹打使其混合均匀,然后分别弃掉50μL;再用移液枪从3、4孔中分别吸取50μL于5、6孔底部,同样分别添加50μL稀释液,使用移液枪轻轻吹打使其混合均匀;再用移液枪从5、6孔中分别吸取50μL到7、8孔底部,同样分别添加50μL稀释液,使用移液枪轻轻吹打使其混合均匀;再用移液枪从7、8孔中分别吸取50μL移入9、10孔底部,同样分别添加50μL稀释液,使用移液枪轻轻吹打使其混合均匀,然后分别弃掉50μL。各孔加样量均为50μL,浓度分别为300U/L,200U/L,100U/L,50U/L,25U/L。用空白孔溶液在酶标仪调零后,于450nm波长测定。根据标准品光密度及浓度绘制标准品标准曲线。
3)、加样:分别设空白孔、待测样品孔。用移液枪吸取40μL样品稀释液移入包被板待测样品孔底部,同样方法再用移液枪吸取10μL待测样品于包被板待测样品孔底部,轻晃混匀。
4)、温育:用试剂盒自带的封板膜密封后于恒温箱37℃,静置30分钟。
5)、配液:蒸馏水稀释浓缩洗涤液30倍用于后续洗涤酶标包被板。
6)、洗涤:静置30min后揭掉封板膜,甩干,利用排枪将洗涤液移入板孔并加满,静置30秒后去除洗涤液,连续洗涤5次,最后拍干。
7)、加酶:除空白孔外,用移液枪移入50μL酶标试剂。
8)、温育:操作同步骤4)。
9)、洗涤:操作同步骤6)。
10)、显色:用移液枪吸取50μL将显色剂于酶标板孔,后移取50μL显色剂B,微微振荡混匀,于避光37℃恒温箱静置15分钟,进行显色反应。
11)、终止:移液枪移取50μL终止液用以终止反应,此时溶液显黄色。
12)、测定:15min内,用空白孔溶液在酶标仪调零后,于450nm波长测定。通过酶标仪测得样品光密度与标准品标准曲线比对,得到待测样品G-6-PD活性为30.12U/L。
将计算得鱼的G-6-PD活性和标准曲线比对,得到待测水域的CO2酸化的pH为7.84,这样既可以知道水体已受到CO2酸化,而且从标准曲线中可以知道水体中的CO2酸化的pH大小,更能知道水体对生物体危害程度。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列应用范例,它完全适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地另行修改他用,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (5)
1.一种利用鱼的G-6-PD活性监测CO2酸化水体的方法,其特征在于,获取需要检测的水域中的鱼,并采用所述鱼的G-6-PD作为敏感生物标记物。
2.根据权利要求1所述的利用鱼的G-6-PD活性监测CO2酸化水体的方法,其特征在于,所述鱼的G-6-PD活性与CO2酸化水体的pH值大小呈正相关。
3.根据权利要求1或2所述的利用鱼的G-6-PD活性监测CO2酸化水体的方法,其特征在于,建立鱼的G-6-PD活性与CO2酸化水体的pH值大小关系的标准曲线,然后将待检测水域中的同种同大小的鱼的G-6-PD活性与所述标准曲线比对,得到待检测水域中CO2酸化水体的pH值大小。
4.根据权利要求3所述的利用鱼的G-6-PD活性监测CO2酸化水体的方法,其特征在于,采用G-6-PD酶联免疫分析测定试剂盒和ELx800光吸收酶标仪测定鱼的G-6-PD活性。
5.根据权利要求4所述的利用鱼的G-6-PD活性监测CO2酸化水体的方法,其特征在于,所述鱼为海水青鳉或淡水青鳉。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161026 |