The effect of nickel (Ni) on growth and some tolerance strategies with regard to heavy metal tolerance mechanism was investigated in radish (Raphanus sativus) seedlings. The protective effect of histidine on nickel stress conditions was also monitored. The seedling growth decreased with an increase in metal concentrations. The inhibitory effect was more pronounced in the root elongation than in the shoot elongation. Increasing Ni supply showed a progressive increase of Ni concentrations in the roots and shoots. Ni content was higher in the shoots than in the roots. In the presence of nickel, radish exhibited an antioxidative defense mechanism, as evidenced by the elevated malondialdehyde(MDA), showing that nickel is an efficient inducer of lipid peroxidation. Exposure of radish to elevated concentrations of nickel was accompanied by an increase in the proline content. Supplemental histidine in the presence of Ni ameliorated metal-induced growth inhibition and lipid peroxidation. Combinations of Ni and histidine resulted in a significant decline in proline content compared with Ni stress alone, indicating that histidine may provide protection against the adverse effect of Ni stress. From the results it is suggested that histidine is an efficient chelator by complexing metal ion within the plant and may playa role in nickel tolerance implicated in metal detoxification.
Macronutrients ($Na^+$, $K^+$, $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$), yield and yield components, bioaccumulation and translocation of metal in plant parts of three Vigna species (V. cylindrica, V. mungo, V. radiata) were evaluated at 0, 50, 100 and $150mgkg^{-1}$ soil of Nickel (Ni). A marked inhibition (p < 0.001) in the distribution of various macronutrients was noticed in these Vigna species except for $Mg^{2+}$ content of the shoot and leaves. Similarly, all species retained more $Ca^{2+}$ in their roots (p < 0.05) as compared to the aerial tissues. Ni induced a drastic decline (p < 0.001) for various yield and yield attributes except for 100 seed weight. Toxicity and accumulation of Ni in plant tissues considerably increased in a concentration dependent manner. Vigna species signify an exclusion approach for Ni tolerance as both bioaccumulation factor (BF) and translocation factor (TF) were less than 1.0. The Ni content of plants being root > shoot > leaves > seeds. Scoring for percentage stimulation and inhibition (respective to control) at varying levels of Ni revealed tolerance of the species in an order of V. radiata > V. cylindrica > V. mungo. The acquisition of Ni tolerance in V. radiata seems to occur through an integrated mechanism of metal tolerance that includes sustainable macronutrients uptake, stronger roots due to greater deposition of $Ca^{2+}$in the roots, restricted transfer of Ni to above ground tissues and seeds as well as exclusion capacity of the roots to bind appreciable amount of metal to them. Thus, metal tolerant potential of V. radiata could be of great significance to remediate metal contaminated soil owing lesser impact of Ni on macro-nutrients, hence the yield.
To enhance phytoremediation, which removes heavy metal from soil, transgenic plants were applied to contaminated soil. We constructed a transformation vector expressing both $TgMTP_1$ (T. goesingense metal tolerance protein):HA and TgMTP:GFP genes. Transgenic plants were generated using an Agrobacterium-mediated transformation system that expressed the two vectors. Screening and analysis confirmed the incorporation of foreign genes into the Arabidopsis thaliana genome. Callus was induced in the 116 T3 line. These transgenic plants and calli were used for further analyses on the accumulation of Ni. The 116 T3-line plants and calli from selected lines were resistant to heavy metals and accumulated Ni in their leaves. The expression level of TgMTP RNA was equal in all leaves, but protein stability increased in the leaves with Ni treatment. According to these results, we suggest that $TgMTP_1$-overexpressing plants may be useful for phytoremediation of soil.
The Journal of the Convergence on Culture Technology
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v.5
no.3
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pp.327-332
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2019
Today's scientists try to remove heavy metals with many new technologies such as phytoremediation. One of the best cutting edge technologies is developing transgenic plants to remove certain heavy metal in soil. I constructed the transformation vector expressing T. goesingense Metal Transport Protein1 gene and TgMTP1: GFP genes. The transgenic plants were selected and confirmed the transformed genes into Arabidopsis thaliana genome. Expression was confirmed in several parts in Arabidopsis cells, tissues and organs. When TgMTP1 overexpressing Arabidopsis thaliana were subjected, transgenic plants showed higher heavy metal tolerance than non-transgenic. For further study I selected the transgenic plant lines with enhanced tolerance against four different heavy metals; Zn, Ni, Co, Cd. The accumulation of these metals in these plants was further analyzed. The TgMTP1 overexpressing Arabidopsis thaliana plant of selected lines are resistant against heavy metals. This plant is characterized by the expression of the MTP1 gene accumulating heavy metal in the vacuole and being simultaneously expressed on the plasma membrane. In conclusion, these plants may be used in plant purification applications, and as a plant with increased tolerance.
BACKGROUND: This study was performed for selecting yeast mutants with a high tolerance for targeted metals, and determining whether yeasts strains tolerant to multiple heavy metals could be induced by sequential adaptations. METHODS AND RESULTS: A mutant yeast strain tolerant to the heavy metals cadmium (Cd), copper (Cu), nickel (Ni), and zinc (Zn) was selected by sequential elevated exposures to each metal with intermittent mutant isolation steps. A Cd-tolerant mutant was isolated by growing yeast cells in media containing $CdCl_2$ concentrations that were gradually increased to 1 mM. Then the Cd-tolerant mutant was gradually exposed to increasing levels of $CuCl_2$ in growth media until a concentration of 7 mM was reached, thus generating a strain tolerant to both Cd and Cu. In the subsequent steps, this mutant was exposed to $NiCl_2$ (up to 8 mM), and a resultant isolate was further exposed to $ZnCl_2$ (up to 60 mM), allowing the derivation of a yeast mutant that was simultaneously tolerant to Cd, Cu, Ni, and Zn. CONCLUSION: This method of inducing tolerance to multiple targeted heavy metals in yeast will be useful in the bioremediation of heavy metals.
The activity of microorganisms is an important factor that determines the efficiency of the bacterial recovery of precious metals from low-grade ore. Metal-leaching microorganisms must have a tolerance, within the concentration levels encountered to leached metals. In this study, the tolerance levels of Thiobacillus ferroxidans to the single and mixed metal ions systems, composed of $Zn^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Ni^{2+}$, and $Cd^{2+}$ were investigated. When single metal ions of $Zn^{2+}$ (10~60 g/L), $Cu^{2+}$ (1~6 g/L), $Ni^{2+}$ (1~6 g/L), or $Cd^{2+}$ (1~6 g/L) were added to the growth medium of T. ferrooxidans, the iron oxidation rate of this bacterium was not significantly inhibited. The maximum inhibition percentage observed on the iron oxidation rate of T. ferrooxidans was approximately 50% in the medium supplemented with two or three mixed metal ions of $Cu^{2+}$, $Ni^{2+}$, and $Cd^{2+}$. However, when $Zn^{2+}$ was also added to the medium with the other metal ions, the inhibitory effect on the iron oxidation activity of T. ferroxidans was remarkably increased.
Lee, Kyoung Jin;Chung, Jae Hun;Lee, Min Jin;Hwang, Hae Jin
Journal of the Korean Ceramic Society
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v.56
no.2
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pp.160-166
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2019
In this study, we investigated the long-term stability of Nd2NiO4 solid oxide fuel cell (SOFC) cathodes to evaluate their chromium poisoning tolerance. Symmetrical cells consisting of Nd2NiO4 electrodes and a yttria-stabilized zirconia electrolyte were fabricated and the cell potential and polarization resistance were measured at 850 ℃ in the presence of gaseous chromium species for 800 h. Up to 500 h of operation, the cell potential remained constant at 500 mA/㎠. However, it increased slightly over the operation duration of 550-800 h. No appreciable increase was observed in the polarization resistance of the Nd2NiO4 cathode during the entire operation of 800 h. Physicochemical examinations revealed that the gaseous chromium species did not form chromium-related contamination not only in the Nd2NiO4 cathode but also at the cathode/electrolyte interface. The results demonstrated that Nd2NiO4 is resistant to chromium poisoning, and hence is a potential alternative to standard perovskite cathodes.
Kim, Kab In;Kim, Hee Su;Kim, Hyung Soon;Yun, Jeong Woo
Journal of Industrial and Engineering Chemistry
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v.68
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pp.187-195
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2018
$Sr_{0.92}Y_{0.08}Ti_{1-x}Ni_xO_{3-{\delta}}$ (SYTN) was investigated in the presence of $H_2S$ containing fuels to assess the feasibility of employing oxide materials as alternative anodes. Aliovalent substitution of $Ni^{2+}$ into $Ti^{4+}$ increased the ionic conductivity of perovskite, leading to improved electrochemical performance of the SYTN anode. The maximum power densities were 32.4 and $45.3mW/cm^2$ in $H_2$ at $900^{\circ}C$ for the SYT anode and the SYTN anode, respectively. However, the maximum power densities in 300 ppm of $H_2S$ decreased by 7% and by 46% in the SYT and the SYTN anodes, respectively. To enhance the sulfur tolerance and to improve the electrochemical properties, the surface of SYTN anode was modified with samarium doped ceria (SDC) using the sol-gel coating method. For the SDC-modified SYTN anode, the cell performance was mostly recovered in the pure $H_2$ condition after 500-ppm $H_2S$ exposure in contrast to the irreversible cell performance degradation exhibited in the unmodified SYTN anode.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.67
no.5
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pp.644-650
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2018
According to a miniaturization and integration of electric device, a little size of fuse satisfying the current carrying capacity as well as an explosive tolerance and current interrupt rating are required. Fe-Ni alloy is applied to decrease an oxidation of fuse elements. A resistance and T.C.R(temperature coefficient of resistance) of a fuse are analyzed by changing a content of Ni And full rated current I-T curve from 1A to 6.3A has been tested. In order to an explosive energy, a straight wire type is selected to reduce a fuse melting time. An interrupt rating test was conducted by changing a content of Ni and the optimal content of Ni is to be 40%.
Nguyen, Kim Cuc Thi;Nguyen, Phu Van;Truong, Hai Thi Hong
Mycobiology
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v.48
no.4
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pp.296-303
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2020
Three yeast strains (Hue-1, Hue-8, and Hue-19) with strong heavy metal tolerance were isolated from mangosteen from Hue city, Vietnam. They exhibited identical phenotype and phylogeny. Sequence analysis of the D1/D2 region of the LSU rRNA gene and the internal transcribed spacer (ITS) region demonstrated that the closest relative of these strains is Papiliotrema sp. with 2.12% and 3.55-3.7% divergence in the D1/D2 domain, and ITS domain, respectively. Based on the physiological, biochemical, and molecular data, the three strains belong to a novel species of Papiliotrema genus, for which the name Papiliotrema huenov sp. nov. is proposed. These strains are highly tolerant of heavy metals compared to other yeasts, being able to grow in the presence of 2 mM Pb (II), 2 mM Cd (II), and up to 5 mM Ni (II), but no growth was observed in the presence of 1 mM As (III).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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