桑叶超氧化物歧化酶（SOD）与大气氟污染检测模型的建立

序号： 编码： 第九届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛作品申报书 作品名称：桑叶超氧化物歧化酶（SOD）与大气氟污染检测模型的建立 学校全称： 华南农业大学 申报者姓名 （集体名称）： 金鹏飞 鲁学远 类别：自然科学类学术论文 哲学社会科学类社会调查报告和学术论文 科技发明制作A类 科技发明制作B类 报送方式：省级报送作品高校直送作品说 明1.申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。2申报者在填写申报作品情况时只需根据个人项目或集体项目填写A1或A2表，根据作品类别（自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作）分别填写B1、B2或B3表。所有申报者可根据情况填写C表。3.表内项目填写时一律用钢笔或打印，字迹要端正、清楚，此申报书可复制。4.序号、编码由第九届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛组委会填写。5学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文（若是外文，请附中文本），请以4号楷体打印在A4纸上，附于申报书后，字数在8000字左右（文章版面尺寸14.522cm）。6作品申报书须按要求由各省或各校竞赛组织协调机构统一寄送。7.其他参赛事宜请向本校竞赛组织协调机构咨询。A1申报者情况（个人项目）说明：1必须由申报者本人按要求填写，申报者情况栏内必须填写 个人作品的第一作者（承担申报作品60%以上的工作者）； 2本表中的学籍管理部门签章视为对申报者情况的确认。姓 名性别出生年月申报者情况学校全称专 业现学历年级 学制 年入学时间作品全称毕业论文题目通讯地址邮政编码单位电话常住地通讯地址邮政编码住宅电话合作者情况姓 名性别年龄学历所在单位资 格 认定学校学籍管理部门意见 是否为2006年7月1日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的各类高等院校中国学生（含专科生、本科生和研究生）。是 否若是，其学号为： （部门盖章） 年 月 日院系负责人或导师意见 本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果 是 否 负责人签名： 年 月 日A2申报者情况（集体项目）说明：1必须由申报者本人按要求填写；2申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列；3本表中的学籍管理部门签章视为申报者情况的确认。申报者代表情况姓名金鹏飞性别男出生年月1984年12月09日学校华南农业大学系别、专业、年级动物科学学院04蚕学学历本科学制4年入学时间2004年9月作品名称桑叶超氧化物歧化酶（SOD）与大气氟化物污染检测模型的建立和应用毕业论文题目通讯地址华南农业大学东区学生公寓5栋406邮政编码510642办公电住地通讯地址华南农业大学东区学生公寓5栋406邮政编码510642住宅电他作者情况姓 名性别年龄学历所在单位鲁学远男23本科华南农业大学动物科学学院资格认定学校学籍管理部门意见以上作者是否为2006年7月1日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的高等学校中国籍专科生、本科生、硕士研究生或博士研究生。是否 （部门签章）年 月 日院系负责人或导师意见本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果是否负责人签名：年 月 日B1申报作品情况（自然科学类学术论文）说明：1必须由申报者本人填写；2本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认；3作品分类请按作品的学术方向或所涉及的主要学科领域填写；4硕士研究生、博士研究生作品不在此列。作品全称作品分类（ D ）A机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控 制、工程、交通、建筑等） B信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等） C数理（包括数学、物理、地球与空间科学等） D生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健 康、卫生、食品等） E能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化 工、生态、环保等）作品撰写的目的和基本思路定性、定量测定氟化物污染桑叶SOD的活力及不同酸碱、pH值和温度环境条件下SOD的活力变化。作品的科学性、先进性及独特之处本作品希望在氟化物污染程度和SOD活力之间确定某种对应关系，从而将桑树生化反应的酶活力作为大气污染特别是氟化物污染的评判标准。作品的实际应用价值和现实意义桑园的桑叶收获量和桑叶质量直接影响到种茧和蚕茧的产量。在越来越多的工厂周围种桑养蚕成为蚕桑生产的一大难题。本作品从环境保护出发，用桑树SOD活力作为氟化物污染的检测评判标准。在桑树SOD活力检测模型建立起来后，还可以推广到其他农作物、动物的SOD活力作为检测标准。学术论文文摘随着工业化和城市化推进，大气污染日益严重，其中氟化物污染对蚕桑生产、果树、蔬菜和林业等产生有较严重的影响。通过对不同程度氟污染的桑叶中超氧化物歧化酶活性的测定对比，我们发现其中有一定规律。本实验试图建立桑叶氟污染和SOD活性的数学模型。将样品SOD活性作为一个指标，依据数学模型来粗略检测大气氟污染的程度，从而指导农业、工业生产的安排。 作品在何时、何地、何种机构举行的会议上或报刊上发表及所获奖励鉴定结果请提供对于理解、审查、评价所申报作品具有参考价值的现有技术及技术文献的检索目录桑叶超氧化物酶的提纯和性质的研究保健食品中超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定（GB/T 5009.1712003）申报材料清单（申报论文一篇，相关资料名称及数量）桑叶超氧化物歧化酶（SOD）与大气氟化物污染检测模型的建立和应用科研管理部门签章 年 月 日B2申报作品情况（哲学社会科学类社会调查报告和学术论文）说明：1必须由申报者本人填写；2本部分中的管理部门签章视为对申报者所填内容的确认。作品全称作品所属领 域 （ ）A哲学 B经济 C社会 D法律 E教育 F管理作品撰写的目的和基本思路作品的科学性、先进性及独特之处作品的实际应用价值和现实指导意义作品摘要作品在何时、何地、何种机构举行的会议或报刊上发表登载、所获奖励及评定结果 请提供对于理解、审查、评价所申报作品，具有参考价值的现有对比数据及作品中资料来源的检索目录调查方式走访 问卷 现场采访 人员介绍个别交谈 亲临实践 会议图片、照片 书报刊物 统计报表 影视资料 文件 集体组织 自发其它主要调查单位及调查数量 省（市） 县（区） 乡（镇） 村（街） 单位 邮编 姓名 电话 调查单位 个 人次管理部门签章 年 月 日B3申报作品情况（科技发明制作）说明：1必须由申报者本人填写；2本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认； 3本表必须附有研究报告，并提供图表、曲线、试验数据、 原理结构图、外观图（照片）,也可附鉴定证书和应用证书； 4作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。作品全称作品分类（ ）A机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控 制、工程、交通、建筑等） B信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等） C数理（包括数学、物理、地球与空间科学等） D生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健 康、卫生、食品等） E能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化 工、生态、环保等）作品设计、发明的目的和基本思路，创新点，技术关键和主要技术指标作品的科学性先进性（必须说明与现有技术相比、该作品是否具有突出的实质性技术特点和显著进步。请提供技术性分析说明和参考文献资料）作品在何时、何地、何种机构举行的评审、鉴定、评比、展示等活动中获奖及鉴定结果作品所处阶 段（ ）A实验室阶段 B中试阶段 C生产阶段D （自填）技术转让方式作品可展示的形 式 实物、产品 模型 图纸 磁盘 现场演示 图片 录像 样品使用说明及该作品的技术特点和优势，提供该作品的适应范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测专利申报情况提出专利申报 申报号 申报日期 年 月 日已获专利权批准 批准号 批准日期 年 月 日 未提出专利申请科研管理部门签 章 年 月 日C.当前国内外同类课题研究水平概述 说明：1.申报者可根据作品类别和情况填写； 2.填写此栏有助于评审。 自超氧化物歧化酶（SOD）被发现以来，其一直是科学家们研究的热点。当前同类作品中对SOD的结构和功能研究已日渐成熟，而逐渐转向应用领域的研究，包括它在保健和美容等方面的应用。而且有科学家已经证实了在一些高等植物和桑叶中存在的酶属于Cu-Zn SOD并且在理化性质方面已做了较全面的分析。比如在SOD酶的提纯检测活性即使工业化生产方面也提供了许多可供参考的作品。这为开展SOD深入地研究提供了较为有加价值的参考。在SOD活性的研究中也有涉及到环境因素和大气污染对酶活性的影响的文献，有的文献还对影响酶活性的机理做了较深入的研究。但是还没有试图从大气污染和酶活性的联系中建立一个监测污染的简易模型的研究。D.推荐者情况及对作品的说明说明：1由推荐者本人填写； 2推荐者必须具有高级专业技术职称，并是与申报作品 相同或相关领域的专家学者或专业技术人员（教研组 集体推荐亦可）； 3推荐者填写此部分，即视为同意推荐； 4推荐者所在单位签章仅被视为对推荐者身份的确认。推荐者情况姓 名李文楚性别男年龄41职称副教授工作单位华南农业大学动物科学学院蚕丝科学系通讯地址广州石牌 华南农业大学动物科学学院蚕丝科学系邮政编码510642单位电话85280365住宅电荐者所在单位签章 （签章） 年 月 日请对申报者申报情况的真实性作出阐述该论文实验在华南农业大学蚕丝科学系实验室完成，情况属实。 请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出您的评价从植物、动物等真核生物体内测定SODS活力，方法学已日趋完善。但在应用方面如作为食物佐料、药用等还存在有许多问题，本作品从环境保护出发，通过建立桑树SOD检测模型，进行大气中氟污染和环境检测，对蚕桑生产及其它农作物具有重要的指导意义，应用前景广阔。其它说明推荐者情况姓 名廖富蘋性别女年龄57职称教授工作单位华南农业大学动物科学学院蚕丝科学系通讯地址广州石牌 华南农业大学动物科学学院蚕丝科学系邮编510642单位电话85280365住宅电话85281601推荐者所在单位签章 签章日期 年 月 日 请对申报者申报情况的真实性作出阐述该论文实验在华南农业大学蚕丝科学系实验室完成，情况属实。 请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出您的评价 随着城镇工业化的发展，一些地方的大气污染问题越来越突出，许多农作物及水果深受其害，其中由于大气污染桑叶致蚕严重中毒而不能养蚕，最终导致珠江三角洲老蚕区养蚕业的彻底转移。因此通过对桑树SOD检测模型的建立，研究桑树氟污染与SOD的关系，可望探讨大气氟污染对桑树生理的影响，对新蚕区有很好的指导作用，同时对其他农作物也有参考价值。桑树氟污染对SOD的影响的研究，国内还未见报道。其它说明学校组织协调机构确认并盖章 （团委代章） 年 月 日 校主管领导或校主管部门确认盖章 年 月 日 各省（区、市）评审委员会初评意见 评委签名： 年 月 日 各省（区、市）组织协调委员会审定意见 团 委 科 协 教 育 厅 学 联（签章） （签章） （签章） （签章） 年 月 日E大赛组织委员会秘书处资格和形式审查意见组委会秘书处资格审查意见 审查人（签名） 年 月 日组委会秘书处形式审查意见 审查人（签名） 年 月 日组委会秘书处审查结果合格 不合格 负责人（签名） 年 月 日F参赛作品打印处桑叶超氧化物歧化酶（SOD）与大气氟化物污染检测模型的建立与应用作者：金鹏飞 鲁学远指导老师：李文楚廖富蘋作者单位：华南农业大学动物科学学院，广州，510642摘要：随着工业化和城市化推进，大气污染日益严重，其中氟化物污染对蚕桑生产、果树、蔬菜和林业等产生有较严重的影响。通过对不同程度氟污染的桑叶中超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定对比，我们发现其有一定规律。本实验试图建立桑叶氟污染和SOD活性的数学模型。将样品SOD活性作为一个指标，依据数学模型来粗略检测大气氟污染的程度，从而指导农业、工业生产的安排。关键词：超氧化物歧化酶；活性；氟污染；模型1 前言 随着工业化推进大气氟污染的危害也日渐严重，特别是通过生态系统和食物链的富积效应危害尤为严重。其中表现明显的是蚕桑生产，另外果树等经济作物和其它农业生产也受到不同程度的危害。蚕桑生态系统中氟化物的迁移与积累会严重影响蚕桑生产。蚕一旦食用了被氟化物污染的桑叶，其中的氟化物就会迁移到蚕体中，引起蚕体中毒，轻则导致茧和丝的质量明显下降，重则致使蚕儿死亡。这也就需要我们尽快找到一种方便快捷的方法检测氟污染，使得生产上有所依据，以减少损失。 超氧化物歧化酶自1969年被发现以来，一直都是生物学研究的热点。用邻苯三酚法检测超氧化物歧化酶的活性的方法也较为成熟和准确，且操作方便。而试图在超氧化物歧化酶活性和大气氟污染的关系上国内外还较少有深入的研究。若我们能在氟化物污染和酶活性之间建立一个模型，则会在农业生产和环境监测及保护方面有重要作用。伦教蚕种场桑园处于工业发展较好的广东佛山顺德区伦教街区北侧。四周被工业园区所包围，包括电冰箱厂，服装厂等，而且还有区内干线公路通过，属于较严重的污染区。华南农业大学蚕桑系教学科研用桑园在华农大校内附近，只有高速路通过属较轻污染区。以伦教蚕种场的桑叶和华南农业大学校内桑园桑叶为实验材料在其它条件基本相同的情况下使实验结果有明显的可比性。通过对两地的不同品种桑叶的氟污染测定和超氧化物歧化酶的活性的测定可以建立一个数学模型以此来指导生产。在碱性条件下，邻苯三酚会发生自氧化，可以根据邻苯三酚自氧化能力来测定不同品种以及不同大气氟污染条件下的桑叶中SOD活力，再测定相应桑叶中氟的含量。探讨桑叶大气氟污染和SOD活力之间的消长关系，从而建立桑叶SOD与大气氟污染之间的数学模型。2 材料和方法2.1 材料2.1.1 试剂： 邻苯三酚，NaH2PO4，Na2HPO412H2O，柠檬酸，硫酸铵，Tris，EDTA2Na，各种二价金属盐（氯化铜，氯化镁，氯化钙，氯化亚铁，氯化锌，氯化锰）。 PBS：0.2mol/L NaH2PO4 27.8g/1000ml配50ml，0.2mol/L Na2HPO4 71.7g/1000ml(12个水)配100ml。取前一种液体13ml后一种液体87ml相互混合就会得到100ml 0.2mol/L pH 7.6的PBS。配制5mmol/L、10mmol/L的PBS（要加0.1mmol/L的EDTA）直接用上述0.2mol/L的PBS 稀释即可。A液：pH8.20 0.01mol/L三羟甲基氨基甲烷（Tris）-盐酸缓冲液溶解（内含1mmol/LEDTA2Na）。称取1.2114gTris和37.2mg EDTA2Na溶于62.4ml 0.1mol/L盐酸溶液中，用蒸馏水定容至100ml。 B液：4.5mmol/L邻苯三酚盐酸溶液。称取邻苯三酚56.7mg溶于至少10mmol/L盐酸溶液，并定容至100ml。 蒸馏水为双蒸水，pH试纸，滤纸 ，烧杯，量筒，移液枪。2.1.2 实验仪器 高速冷冻离心机（湘仪产品），721分光光度计（上海仪器一厂）2.2 实验方法2.2.1 样品采集桑叶采集：华南农业大学蚕桑系教学科研用桑园和伦教蚕种场桑园分别采集：试11、伦109、伦540、育2号、劈桑、桐乡青、嵊县桑七个品种桑叶。所采桑叶全部为叶质相当的成熟叶。2.2.2 SOD的分离纯化 桑叶先经大量自来水冲洗再用蒸馏水清洗表面并用滤纸吸干，称取20.000克桑叶，每克鲜重材料加入23ml 10mmol/L pH7.6的PBS用研磨机研磨，过滤取研磨液用高速冷冻离心机离心（5000rpmin，15min），取上清液测定其体积，将此上清液用60的水浴20min，再用高速冷冻离心机离心（10000rpmin，20min）,取上清液测定其体积，并测定此液中蛋白含量以及SOD活力。 按照粗提液的体积查出0达到一定饱和度需加入的硫酸铵的质量，将硫酸铵晶体研磨成白色粉末后，称取一定量的硫酸铵粉末缓慢加入SOD粗提液中使其达到50%的饱和度，4下保存30min后用冷冻离心机离心（4，10000rpmin，20min）,取上清液加入硫酸铵粉末使其达到90%的饱和度，再4保存2小时后用冷冻离心机离心（4，10000rpmin，20min）,收集沉淀，将沉淀用最少量的5mmol/L 、pH7.6的PBS将其溶解。另取少量酶分别溶解到pH 2.2、pH 3、pH 4、pH 5、pH 6、pH 7、pH 8、pH 9、pH 10的缓冲液中和浓度为0.01mol/L的Fe2+、Zn2+、Cu2+、Mg2、Ca2+的溶液中。2.2.3 SOD活力测定： 参照中华人民共和国家标准GB/T 5009.171-2003“保健食品中超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定”方法进行。邻苯三酚自氧化速率测定步骤：在25左右，于10mL比色管中依次加入A液、蒸馏水或样液、B液，加入量见附表1 。使邻苯三酚自氧化速率约为1/2A325（min-1）,即A325（min-1）为0.030。SOD活性测定加样程序见表1：表1 SOD活性测定加样表（说明放在表格下面） 试液空白控制样液A液/ml2.352.352.35蒸馏水/ml221.8样液SOD/L2010mmol/L 盐酸（mL）0.15B液/ml0.150.15总体积（mL）4.54.54.5固体样品计算公式：SOD活力（U/g）=A325（min-1）A325（min-1）/ A325（min-1）100/504.5D/VV1/m在式中：U/gSOD酶活力单位；A325（min-1）邻苯三酚的自氧化速率；A325（min-1）样液抑制邻苯三酚自氧化速率；V所加样液的体积（mL）；D酶液或样液的稀释倍数；V1样样的总体积（mL）；m样品质量（g）。3 结果与分析3.1 实验数据整理3.1.1 各样品酶的活性 通过步骤2.2.2得到的各桑叶品种的酶提纯液按照步骤2.2.3的方法测定活性，通过数据汇总和计算得到以下总的数据。表2 不同品种的桑叶酶活性和氟化物含量品种称取叶片质量(g)酶活力(U/g)氟化物含量（mg/kg）华农试1120.3601166.231230伦教试1120.000515.210177华农育220.3801187.0695848.21伦教育220.046882.786898103.2华农 伦10920.0351878.04784053.56伦教 伦10920.0121435.793840115.9华农 伦54020.037921.858811伦教 伦54020.1221019.96068089.87华农 桐乡青20.0682249.951590伦教 桐乡青20.6501557.080780华农嵊县桑20.2731586.98273043.61伦教嵊县桑20.1201175.772430132.3华农劈桑60.1001443.049070伦教辟桑60.000567.757009122.43.1.2 不同PH值对SOD酶活性的影响 称取60g伦教劈桑桑叶，经过步骤2.2.2提纯。用刀片分别取少量冷冻离心的沉淀并将其溶解在适量pH分别2.20 、3.00 、4.00 、5.00 、6.00 、7.00 、8.00 、9.00 、10.00的缓冲液中再按照邻苯三酚法测定活性。将所得数据整理汇总如表3和图2所示。表3 不同pH值下的酶活力不同pH值酶活力(U/g)pH 2.20-2578.56pH 3.00-2294.68pH 4.00-141.94pH 5.0047.31pH 6.00615.00pH 7.00686.04pH 8.001182.83pH 9.001135.51pH10.00567.76图2 pH与酶活力的坐标图3.1.3 不同金属离子对酶活性的影响 同3.3.2的方法将沉淀的酶分别融入到0.01mol/L的不同种类的金属离子溶液中。用邻苯三酚法测定活力，数据整理汇总如表4和图3所示表4 不同金属离子对酶活性的影响不同金属离子酶活力无金属离子的酶567.757009Fe2+-5038.8435Zn2+-1277.4533Cu2+141.939252Mg2780.665888Mn2+1230.14019Ca2+1443.04907 图3 不同金属离子与酶活性关系3.2 理化分析3.2.1 SOD与氟化物污染模型的建立由于氟化物污染的具体值还没有测出，此模型暂不能建立。计划步骤：测出各样品的氟化物污染情况，测出各个对应样品中的酶活性，列出一个表格（如表2）。通过数学建模的方法，利用数学软件，求出一个方程。3.2.2 SOD活力与pH值的关系：从表3 和图2 的情况，我们可以看出SOD在8左右有最大值，pH值过高或者过低都影响酶的活性。在