The present study was undertaken to investigate the protective role of taurine (2-aminoethanesulfonic acid) against cadmium (Cd) induced oxidative stress in murine erythrocytes. Cadmium chloride ($CdCl_2$) was chosen as the source of Cd. Experimental animals were treated with either $CdCl_2$ alone or taurine, followed by Cd exposure. Cd intoxication reduced hemoglobin content and the intracellular Ferric Reducing/Antioxidant Power of erythrocytes, along with the activities of antioxidant enzymes, glutathione content, and total thiols. Conversely, intracellular Cd content, lipid peroxidation, protein carbonylation, and glutathione disulphides were significantly enhanced in these cells. Treatment with taurine before Cd intoxication prevented the toxin-induced oxidative impairments in the erythrocytes of the experimental animals. Overall, the results suggest that Cd could cause oxidative damage in murine erythrocytes and that taurine may play a protective role in reducing the toxic effects of this particular metal.
A synthetic route for 12 metal thiocarboxylate complex, $Cd(SOCCH_3)_2Lut_2$ [Lut = 3,5-dimethylpyridine (lutidine)], were investigated for their potential to act as precursors for the formation of cadmium sulfide nanoparticles. $Cd(SOCCH_3)_2Lut_2$ were characterized by 1H-NMR spectroscopy. Thermal decomposition of $Cd(SOCCH_3)_2Lut_2$ is expected to undergo thiocarboxylic anhydride elimination to give stoichiometric cadmium sulfide nanoparticles and removes the organic supporting ligands cleanly. Prepared cadmium sulfide nanoparticles were characterized by fluorescence and UV-vis absorption spectroscopy and displayed an emission band at 500 nm with an excitation wavelength of 360 nm.
Silicon and phosphorus are elements that are beneficial for plant growth. Despite the abundant availability of silicate and phosphate in the Earth's crust, crop nutritional requirements for silicon and phosphorus are normally met through the application of fertilizer. However, fertilizers are one of the major causes of heavy metal pollution. In our study, we aimed to assess silicate and phosphate solubilization by the bacteria Enterobacter ludwigii GAK2, in the presence and absence of phosphate [Ca3(PO4)2] or silicate (Mg2O8Si3), to counteract cadmium stress in rice (Oryza sativa L). Our results showed that the GAK2-treated rice plants, grown in soil amended with phosphate [Ca3(PO4)2] or silicate (Mg2O8Si3), had significantly reduced cadmium content, and enhanced plant growth promoting characteristics including fresh shoot and root weight, plant height, and chlorophyll content. These plants showed significant downregulation of the cadmium transporter gene, OsHMA2, and upregulation of the silicon carrier gene, OsLsi1. Moreover, jasmonic acid levels were significantly reduced in the GAK2-inoculated plants, and this was further supported by the downregulation of the jasmonic acid related gene, OsJAZ1. These results indicate that Enterobacter ludwigii GAK2 can be used as a silicon and phosphorus bio-fertilizer, which solubilizes insoluble silicate and phosphate, and mitigates heavy metal toxicity in crops.
중금속으로 오염된 폐 광산에서 중금속(카드뮴, 구리)에 내성을 가지는 총 9개의 균주를 순수 분리한 후, 스크린 테스트를 거쳐 고효율의 중금속 제거 균주 JH1을 선별하였다. JH1 균주는 형태학적, 생리 생화학적 특징, 지방산 분석 그리고 16S rDNA 분석결과 Ralstonia eutropha JH1으로 동정되었다. 카드뮴으로 오염된 토양을 구연산(10 mM, pH 6.0)으로 세척 한 후, 그 세척수(카드뮴 110 mg/L)에서 균 농도(0.5, 1.0, 2.0, 4.0 g/L)에 따른 카드뮴 제거율을 확인한 결과, 5일 동안 각각 49.9, 84.4, 89.7, 89.9% 제거되었다. 또한 카드뮴(110 mg/L)과 구리(100 mg/L)를 함유하고 있는 구연산-세척수에서 Ralstonia eutropha JH1을 1.0 g/L로 접종했을 때, 6일 동안 카드뮴과 구리가 100% 제거 되었다. 저농도(10, 30, 60 mg/L)의 카드뮴과 구리를 각각 함유한 세척수 내에 Ralstonia eutropha JH1을 1.0 g/L로 접종하고 시간에 따른 제거율을 확인한 결과, 카드뮴과 구리 모두 10, 30, 60 mg/L에서 각각 12, 18, 48시간에서 100%제거되었다.
토양 중 중금속은 자유이온, 유기산-중금속 복합체를 포함한 다양한 화학종으로 존재한다. 이 중 중금속 자유이온 비율은 식물체의 중금속 흡수와 밀접한 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 중금속 자유이온과 유기산-중금속 복합체 존재 비율이 식물의 납, 카드뮴 흡수에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위하여 수행되었다. 이를 위해 순환식 양액재배 장치에서 28일간 키운 상추를 48시간 동안 납과 카드뮴 용액에 침지시키는 실험을 진행하였다. 침지 전 시트르산, 옥살산, 아세트산, 휴믹산을 이용해 납과 카드뮴 용액의 중금속 자유이온과 유기산-중금속 복합체의 비율이 100:0, 90:10, 70:30, 60:40이 되도록 조절하였다. 침지 후 상추 뿌리와 잎의 납, 카드뮴 농도를 분석한 결과, 용액 중 중금속 자유이온의 비율과 식물이 흡수한 납, 카드뮴 농도는 상관관계를 보이지 않았다. 반면에 처리한 유기산의 종류와 중금속 종류에 따른 차이가 더 큰 것으로 나타났다. 시트르산은 납 흡수는 증가시켰지만 카드뮴 흡수는 감소시켰다. 시트르산은 다른 유기산보다 상추의 납 흡수율을 높였는데 이는 시트르산이 분자량이 크기 때문에 중금속 이온과 복합체를 형성할 수 있는 용량이 더 크기 때문인 것으로 보인다. 그러므로 본 연구 결과는 식물에 의한 중금속 흡수가 단순히 자유이온의 양에 따라 달라지기 보다는 존재하는 유기산의 분자량에 의한 결합용량 차이가 중금속 종류에 따라 달리 작용하여 결정된다는 것을 보여준다.
In soil-to-plant transfer of heavy metals, the amount absorbed and accumulated varies depending on the environment conditions. The absorption rate of cadmium (Cd) in plants differs considerably depending on the bioavailability of Cd in the soil, while usage by various organic matters is also reported to affect absorption patterns. Therefore, this study aimed to identify the difference in the transfer of essential metal ions and Cd to various plant parts when rice straw compost was used to cultivate soybean (Glycine max L. cv. Daepung). In the two-leaf stage of soybean cultivated in a greenhouse, Cd was mixed in the soil, after which the Cd and essential metal ions contents, and physiological changes of soybean seedlings were studied on the 15th and 25th day. The Cd toxicity in the plant was reduced with the use of rice straw compost. Further, the Cd content varied with the plant part, and was higher in young leaves (3rd and 4th leaf) than in the stem. When analyzed by leaf age, the Cd transfer was highest in young leaves (3rd and 4th leaf), followed by mature leaves (1st and 2nd leaf). While there was no significant difference between plant tissues in the absorption rate of copper (Cu) and zinc (Zn) when rice straw compost was used against Cd toxicity, the absorption rate of manganese (Mn) and iron (Fe) showed a significant decline in both the control and rice straw compost treatment conditions, as well as a significant difference between leaf ages. Therefore, these results confirm that the use of rice straw compost against Cd toxicity is effective, and implies that the rate of Cd transfer in the soybean plant varies significantly with leaf age.
본 연구는 사회경제적 상태의 지표인 교육수준 및 소득수준과 수은, 납, 카드뮴의 혈중 중금속 농도간의 관련성을 살펴보고자 하였다. 국민건강영양조사 2013-2015년 자료를 이용하여 성별에 따른 사회경제적상태와 혈중 중금속 농도간의 관련성을 분석하기 위해 로지스틱회귀분석을 실시하였다. 분석결과 한국성인의 교육과 소득수준이 높을수록 혈중 수은의 농도는 증가하는 경향이 나타났고, 혈중 납과 카드뮴의 농도는 감소하는 경향을 보였다 (P for trend <0.001). 혈중 중금속 농도의 유병률이 증가하고 있는 시점에서 사회경제적수준에 따른 건강불평등을 해결하기 위한 국가차원의 공중보건학적 정책이 필요할 것으로 사료된다.
담수식물의 근계(根界) 부착하는 미생물 군집에서 중금속 제거능이 있는 균주인 Pseudomonas. cepacia KH410 을 분리하여 이 균주의 납과 카드윰, 구리에 대한 생흡착 특성을 조사하였다. 최적 흠착조건은 1.0 g-biomass, pH 4, 그리고 온도는 $40^{\circ}C$일 때이었다. 흡착평형은 120분에서, 1000 mg/1농도에서 이루어 졌다. 흡착용량(K)은 납이 카드뮴에 비해 5.6배, 구리에 비해서는 4.0배 높았으며 흡착강도(1/n)는 납>구리>카드뮴의 순이었다. 흠작강도에 따른 등온식 적용은 납은 Langmuir등온식, 그리고 구리와 카드뮴은 Freundlich 등온식 적용이 오차가 적었다. 건조 균체를 이용한 최대 흡착은 납과 카드뮴, 구리에 대하여 각각 83.2, 42.0, 65.2 mg/g-biomass 이었다. 중금속 회수를 위한 탈착 실험에서는 납은 0.1 M HCl에서 그리고 카드뮴과 구리는 0.1 M $HNO_3$에 의하여 높은 탈착율을 나타내었다. 고정화 균체의 강도를 높이기 위한 전처리는 각각의 세 가지 중금속에 대하여 0.1 M KOH가 가장 효율적이었다. 고정화 균체에 의한 최대 흡착은 납, 카드뮴, 구리가 각각 77.8, 58.5, 71.2 mg/g-biomass 이었으며 경금속 혼재시에도 비교적 안정한 상태를 나타내었으며 중금속 제거효율을 비교한 결과 고정화 균체가 이온교환수지에 의한 제거보다 높았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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