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Alleviation of arsenic toxicity by phosphate is associated with its regulation of detoxification,defense,and transport gene expression in barley

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Journal of Integrative Agriculture 2019年第2期18卷 381-394页

作者： Gerald Zvobgo Jonas Lwalaba Wa Lwalaba Tichaona Sagonda james mutemachani mapodzeke Noor Muhammad Imran Haider Shamsi ZHANG Guo-ping Department of Agronomy College of Agriculture and BiotechnologyZhejiang University/Zhejiang Key Laboratory of Crop Germplasm ResourceHangzhou 310058P.R.China

Arsenic(As) contamination in soils has posed a severe threat to safe crop production. The previous studies showed the antagonism between phosphorus(P) and As in plant growth and As uptake, while the mechanisms of alleviating As toxicity by P is not completely clear. Due to the limiting P condition, it is imperative to understand how low P addition can be used to suppress arsenate As(V) uptake and the subsequent mechanisms involved. Thus in this study we investigated the effect of P addition on As uptake, anti-oxidative enzyme activity, and anti-oxidant content, and the relative expression of transport, defense, and detoxification genes using two barley genotypes differing in As toxicity tolerance. P addition significantly reduced As concentration in plant tissues, and caused the great changes in activities of catalase and superoxide dismutase, glutathione content, and the relative expression of examined genes when the plants of the two barley genotypes were exposed to 100 μmol L^(–1) As, with ZDB160(As-tolerant) being much more affected than ZDB475(As-sensitive). The current results show that P addition can alleviate As toxicity by regulating the expression of As transport, defense, and detoxification genes to a greater extent in As tolerance of barley, suggesting the possibility of controlling As uptake and toxicity by applying low amount of P fertilizers in the As-contaminated soils.

关键词： arsenate phosphate transporter tolerance toxicity

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锌和硅对2种水稻基因型的镉毒害及矿质元素转移的影响（英文）

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浙江大学学报（农业与生命科学版） 2018年第3期44卷 294-310页

作者： mapodzeke james mutemachani SAGONDA Tichaona SEHAR Shafaque 张欣黄雨晴 ZVOBGO Gerald MAODZEKA Antony LWALABA WA LWALABA Jonas SHAMSI Imran Haider 浙江大学农业与生物技术学院/浙江省作物种质资源重点实验室杭州310058 浙江大学马克思主义学院杭州310028

为探究在镉(Cd)胁迫处理下锌(Zn)和硅(Si)对水稻中矿质元素从根到地上部转移的长期影响,以水稻耐镉基因型秀水110和镉敏感基因型HIPJ 1为供试材料,设置8个处理组合:3个Si处理水平(0,5,15μmol/L Na_2Si O_3·9H_2O)、3个Zn处理水平(0,1... 详细信息

为探究在镉(Cd)胁迫处理下锌(Zn)和硅(Si)对水稻中矿质元素从根到地上部转移的长期影响,以水稻耐镉基因型秀水110和镉敏感基因型HIPJ 1为供试材料,设置8个处理组合:3个Si处理水平(0,5,15μmol/L Na_2Si O_3·9H_2O)、3个Zn处理水平(0,1,10μmol/L Zn SO_4·7H_2O)和2个Cd处理水平(0,15μmol/L Cd Cl_2),测定其植株生物量、光合强度、抗氧化酶活性、脂质过氧化强度和矿质元素浓度。结果显示,Si(15μmol/L)或Zn(10μmol/L)可有效缓解Cd(15μmol/L)毒害对水稻植株生长的抑制效应,且以Zn的缓解效果更好。在Cd(15μmol/L)胁迫下添加Si(15μmol/L)或Zn(10μmol/L)可有效降低2个水稻基因型叶片中的丙二醛含量,并增强两者叶片中的过氧化氢酶活性,且以在秀水110中的效果更好。单一Zn或Si处理和Zn-Si复合处理均可减少HIPJ 1中的Cd^(2+)从根至地上部的转运。此外,Cd能显著降低水稻植株体内Ca、Mn、Mg等矿质元素的转运。单一Zn处理能够显著促进植物生长,且效果好于单一Si处理与Zn-Si联合处理。但是Zn-Si复合处理对提高Cd胁迫下矿质元素的吸收效果并不显著。

关键词：水稻镉锌硅基因型毒性

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