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不同电荷类型土壤与矿物对DNA吸附与解吸特征

作　者: 王慎阳
导　师: 王代长
学　校: 河南农业大学
专　业: 土壤学
关键词: 土壤胶体矿物 DNA 吸附解吸
分类号: S153
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 45次
引　用: 2次
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内容摘要

本文采用平衡法和淋溶法,研究了南方可变电荷土壤(红壤和砖红壤)及其胶体、北方恒电荷土壤(潮土和褐土)及其胶体、矿物(针铁矿、蒙脱土和高岭土)和双氢氧化物对DNA的吸附和解吸特征,揭示了不同类型电荷土壤对DNA吸附和解吸规律的差异,主要结果如下:1.单价离子(NaCl和KCl)电解质体系中,红壤胶体、砖红壤胶体、潮土胶体和褐土胶体对DNA的吸附量随pH升高而降低,在pH2~4间,土壤胶体对DNA的吸附量保持最大,约为13.1~14.8μg/mg;在pH4~8时,土壤胶体的吸附量均大幅下降,恒电荷土壤胶体下降幅度最大,可达85.7%。用NaOAc和NaH2PO4对土壤胶体吸附的DNA解吸时,可变电荷土壤胶体与恒电荷土壤胶体解吸规律有明显差异,可变电荷土壤胶体上NaOAc解吸时解吸率约为10%~24.5%;NaH2PO4解吸时解吸率约为23.5%~40.2%;恒电荷土壤胶体用NaOAc解吸时解吸率约为72.3%~85.9%,NaH2PO4解吸时解吸率约为8.8%~21.6%。这表明可变电荷土壤胶体吸附DNA时键合作用较大,恒电荷土壤胶体静电引力作用较大,这是DNA在不同电荷类型土壤胶体表面的吸附差异。在两种电解质体系中,针铁矿、蒙脱土和高岭土3种矿物,以针铁矿吸附DNA量最大,为14.88~15.56μg/mg,在pH为2.0~3.3时,吸附量逐渐升高;随着pH的升高,其吸附量没有变化。蒙脱土和高岭土对DNA的吸附量随着pH值的升高有不同程度的下降,前者从pH2.0时的15.30 ~15.75μg/mg下降至pH8.0时的4.13~2.44μg/mg,后者从13.82~14.45μg/mg下降至3.14~2.44μg/mg。2.二价离子(MgCl2和CaCl2)电解质体系中,四种土壤胶体对DNA的吸附量随pH的升高变化不一致,可变电荷土壤胶体DNA吸附量变化不大,维持在13.0~15.0μg/mg;恒电荷土壤胶体DNA吸附量表现为先升后降的趋势,pH为4.5时吸附量最大,为14.39~15.22μg/mg。矿物对DNA吸附量为针铁矿>蒙脱土>高岭土。针铁矿与蒙脱土吸附量随pH变化不大,高岭土在pH2.0~3.5时吸附量最大,为14.66~14.77μg/mg,在pH3.5~8.0时,吸附量大幅下降至7.72~9.14μg/mg。3.平衡吸附法获得了四种土壤胶体、三种矿物和四种双氢氧化物的等温吸附数据。用Langmuir方程和Fruendlich方程对四种土壤胶体和三种矿物进行拟合,拟合程度较好均为r2>0.90,其吸附量大小为恒电荷土壤胶体>可变电荷土壤胶体,DNA吸附亲合力为高岭土>蒙脱土>针铁矿。在对双氢氧化物的等温吸附实验中,Langmuir方程拟合程度为r2>0.92,吸附DNA亲和力大小为Al(OH)3 >一镁二铝聚合物层状双氢氧化物>二镁一铝聚合物层状双氢氧化物>Mg(OH)2。4.对恒电荷土壤进行了去CaCO3处理,发现去CaCO3土壤吸附量比未去CaCO3土壤吸附量大。当以NaOAc为解吸剂时,去CaCO3的潮土与褐土比不去CaCO3的潮土与褐土解吸率大,而以NaH2PO4为解吸剂时则解吸率相似,且NaOAc的解吸率比NaH2PO4的解吸率要大,这说明DNA分子上的磷酸根与Ca2+之间有静电作用,且静电作用为主要作用力。5.当DNA溶液中含Cu和Cd两种重金属时,对红壤胶体吸附DNA的影响表现为:在低DNA浓度时:Cu可以为红壤胶体吸附DNA提供更多结合位点,Cd与红壤胶体的结合提供的结合位点较少;在高DNA浓度时:Cd可以为红壤胶体吸附DNA提供更多结合位点,Cu提供的结合位点较少。对砖红壤胶体吸附DNA的影响表现为:在低DNA浓度时,Cu和Cd可以为吸附DNA提供的结合位点数量接近;但在高DNA浓度时,Cd比Cu提供更多的结合位点。

全文目录

致谢  4-8
摘要  8-9
1 文献综述  9-15
  1.1 土壤中的DNA  9-11
    1.1.1 土壤中DNA 的固定  9
    1.1.2 土壤中DNA 的降解  9-10
    1.1.3 土壤中DNA 的转化  10-11
  1.2 土壤对DNA 吸附的研究  11-15
    1.2.1 土壤吸附DNA 的机理  11-12
    1.2.2 土壤吸附DNA 的影响因素  12-15
      1.2.2.1 pH 对DNA 吸附的影响  12-13
      1.2.2.2 电解质对DNA 吸附的影响  13
      1.2.2.3 矿物类型对DNA 吸附的影响  13
      1.2.2.4 DNA 结构与性质对其吸附的影响  13-14
      1.2.2.5 其它因素对DNA 吸附的影响  14-15
2 引言  15-16
3 材料与方法  16-20
  3.1 实验材料  16-17
    3.1.1 供试DNA  16
    3.1.2 供试土壤  16-17
  3.2 实验方法  17-19
    3.2.1 平衡吸附与解吸实验  17-19
      3.2.1.1 土壤胶体与矿物的制备  17-18
      3.2.1.2 不同pH 时土壤胶体与矿物对DNA 的吸附与解吸  18
      3.2.1.3 不同电解质时土壤胶体与矿物对DNA 的吸附与解吸  18
      3.2.1.4 不同电解质浓度对DNA 浓度的影响  18
      3.2.1.5 不同时间下DNA 的吸附  18
      3.2.1.6 平衡等温吸附实验  18-19
    3.2.2 DNA 溶液土柱淋溶实验  19
      3.2.2.1 DNA 淋溶液的配制  19
      3.2.2.2 淋溶吸附  19
  3.3 测定分析方法  19-20
4 结果与分析  20-44
  4.1 预实验  20-21
    4.1.1 溶液pH 值对DNA 浓度测定的影响  20
    4.1.2 电解质溶液对DNA 浓度测定的影响  20-21
    4.1.3 时间对DNA 在胶体或矿物表面吸附的影响  21
  4.2 土壤胶体对DNA 的吸附与解吸  21-28
    4.2.1 pH 值对土壤胶体吸附与解吸DNA 的影响  21-26
      4.2.1.1 土壤胶体吸附DNA 前后溶液pH 值的变化  21-23
      4.2.1.2 土壤胶体中DNA 的吸附特征  23-24
      4.2.1.3 土壤胶体中DNA 的解吸特征  24-26
    4.2.2 土壤胶体表面的DNA 平衡等温吸附  26-28
  4.3 矿物对DNA 的吸附与解吸  28-33
    4.3.1 溶液pH 值对矿物吸附与解吸DNA 的影响  28-32
      4.3.1.1 矿物吸附DNA 前后溶液pH 值的变化  28-29
      4.3.1.2 矿物中DNA 的吸附特征  29-30
      4.3.1.3 矿物中DNA 的解吸特征  30-32
    4.3.2 矿物表面的DNA 平衡等温吸附  32-33
  4.4 土壤对DNA 的吸附与解吸  33-37
    4.4.1 pH 的影响  33-35
      4.4.1.1 土壤吸附DNA 前后溶液pH 值的变化  33-34
      4.4.1.2 土壤中DNA 的吸附特征  34
      4.4.1.3 土壤吸附DNA 的解吸特征  34-35
    4.4.2 土壤表面的DNA 平衡等温吸附  35-37
  4.5 双氢氧化物对DNA 的平衡等温吸附  37-38
  4.6 重金属对 DNA 溶液在土壤胶体表面吸附的影响  38-40
  4.7 DNA 溶液淋溶的土壤吸附与解吸动力学  40-44
    4.7.1 DNA 溶液的淋溶土壤吸附动力学  40-41
    4.7.2 DNA 淋溶的土壤解吸动力学  41-44
5 结论与讨论  44-47
  5.1 结论  44-45
  5.2 讨论  45-47
参考文献  47-52
硕士期间发表论文  52-53
英文摘要  53-54

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