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水稻铁吸收与转运机理

土壤与作物 2022年第2期11卷 170-178页

作者：邱冠凯倪大虎韩忠民王婧莹方军中国科学院东北地理与农业生态研究所黑龙江哈尔滨150081 中国科学院大学北京100049 安徽省农业科学院安徽合肥230031

铁元素作为水稻最重要的营养成分之一,在水稻整个生长和发育过程中都起着重要的作用。水稻根部吸收土壤中铁离子的方式包含机理Ⅰ与机理Ⅱ,这两种吸收方式是由多个基因共同调控完成的。多种基因参与铁离子的吸收与转运,包括上游基因OsID... 详细信息

铁元素作为水稻最重要的营养成分之一,在水稻整个生长和发育过程中都起着重要的作用。水稻根部吸收土壤中铁离子的方式包含机理Ⅰ与机理Ⅱ,这两种吸收方式是由多个基因共同调控完成的。多种基因参与铁离子的吸收与转运,包括上游基因OsIDEF1、OsHRZ1,bHLH转录因子OsIRO2、OsIRO3、OsPRI1以及参与铁离子直接转运的OsIRT1、OsVIT2等。高pH值的碱性土壤会显著影响水稻对铁的吸收和转运,研究碱性条件下铁离子在水稻中的吸收与运输有利于提高水稻耐盐碱性。本文详细阐明了水稻对于铁离子的吸收和转运机理,对当前所研究的起到关键性作用的基因进行了综述,并对未来研究作出展望。

关键词：水稻铁离子吸收与转运耐盐碱

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小肽的吸收与转运及其营养作用

四川畜牧兽医 2012年第4期39卷 32-34页

作者：张瑞仙李周权蔡勇西南大学动物科技学院重庆北碚400715

随着动物营养学研究的发展,蛋白质营养的研究也在逐步深入,由原来的粗蛋白营养发展到氨基酸营养,进一步发展到现在的小肽营养。本文就小肽的吸收、转运、营养及其在动物生产中的应用,以及目前小肽研究领域中存在的问题等方面进行阐述。

关键词：小肽吸收与转运 PepT1 营养

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水稻磷素吸收与转运分子机制研究进展

植物营养与肥料学报 2018年第5期24卷 1378-1385页

作者：徐壮王婉瑕徐磊易可可浙江师范大学化学与生命科学学院浙江金华321004 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081

磷素是植物体内重要的大量元素之一,其含量约占植物干重的0.2%。由于磷元素作为许多重要生物大分子的关键组分,且参与植物体内许多的生理生化反应,因此植物的生长和发育都离不开磷元素。植物在长期的进化过程中,形成了一套高效地吸收和... 详细信息

磷素是植物体内重要的大量元素之一,其含量约占植物干重的0.2%。由于磷元素作为许多重要生物大分子的关键组分,且参与植物体内许多的生理生化反应,因此植物的生长和发育都离不开磷元素。植物在长期的进化过程中,形成了一套高效地吸收和利用磷素的分子调控机制。本文将重点阐述水稻中无机磷从土壤吸收进根系再转运到地上部并进行分配的分子机制,并对今后的水稻磷素吸收和转运的研究重点进行展望。水稻根系主要通过定位在细胞膜上的磷酸盐转运体(Phosphate Transporter1,PHT1)吸收土壤中无机磷。当无机磷被吸收进入根系细胞内部后,通过质外体和共质体两种养分的运输途径,将其运输到根中维管束,并通过PHO1将无机磷由根系加载到地上部。然后水稻根据其地上部不同组织器官对无机磷的需求进行分配,而多余的无机磷将储存在液泡内,维持细胞内无机磷的平衡。目前对磷酸盐转运体吸收磷素的分子机制研究较为清楚,但对于磷素在植物体内的储存、分配和再利用过程的机制还研究较少。液泡作为水稻无机磷储存的主要部位,对于维持细胞内无机磷的平衡尤其重要;节是水稻营养元素(包括磷素)在地上部进行分配的重要部位。但目前对于定位于液泡膜上和节上的磷酸盐转运体的机制研究较少。因此,未来挖掘与解析水稻体内负责磷素储存、分配和再利用的磷酸盐转运体及其作用机制,能为培育磷高效利用的水稻提供新的依据。

关键词：水稻无机磷磷酸盐转运体吸收与转运节液泡

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水稻对天然富硒土壤硒的吸收及转运

应用生态学报 2015年第3期26卷 809-816页

作者：姜超强沈嘉祖朝龙安徽省农业科学院烟草研究所合肥230031

以杂交晚稻＂皖稻205＂为试验材料,采用盆栽试验方法,研究了不同硒含量（0.5、1.0、1.5 mg·kg^-1）土壤对水稻产量、硒的吸收、转运和分配的影响.结果表明：土壤硒含量≤1.5 mg·kg^-1对水稻产量无明显影响;水稻根系、茎叶和籽粒中的... 详细信息

以杂交晚稻＂皖稻205＂为试验材料,采用盆栽试验方法,研究了不同硒含量（0.5、1.0、1.5 mg·kg^-1）土壤对水稻产量、硒的吸收、转运和分配的影响.结果表明：土壤硒含量≤1.5 mg·kg^-1对水稻产量无明显影响;水稻根系、茎叶和籽粒中的硒含量均随着土壤硒含量增加而增加,并呈现根系〉茎叶〉籽粒的特点,籽粒各组成部分的硒含量呈现米糠〉精米〉稻壳的特点;水稻根系能从富硒土壤中富集硒,根系硒的吸收系数达1.86,而硒向籽粒的转运和积累则相对恒定,转运系数为0.53-0.59;土壤硒含量为0.5-1.0 mg·kg^-1所产的富硒大米（0.15-0.20 mg Se·kg^-1）,可满足人体60-80μg·d-1硒的需要量,而土壤硒含量≥1.5mg·kg^-1所产大米硒含量达到0.319 mg·kg^-1,超出粮食硒含量安全标准.综合产量和籽粒硒含量的表现,在富硒土壤（0.5-1.0 mg·kg^-1）上直接生产富硒大米,而不需要添加外源硒,既降低了生产成本,又避免了可能造成的水土污染.

关键词：水稻富硒土壤吸收与转运分布富硒大米

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植物吸收和转运铁的分子生理机制研究进展

植物营养与肥料学报 2011年第6期17卷 1522-1530页

作者：申红芸熊宏春郭笑彤左元梅中国农业大学资源与环境学院植物营养系北京100193

铁是植物正常生命活动过程中的必需微量元素之一。由于土壤中铁的有效性很低,导致植物极易缺铁,不仅影响作物的产量和品质,而且影响人类微量元素健康,因此如何通过生物强化达到人类铁营养状况改善的目的是目前该研究领域关注的热点。本... 详细信息

铁是植物正常生命活动过程中的必需微量元素之一。由于土壤中铁的有效性很低,导致植物极易缺铁,不仅影响作物的产量和品质,而且影响人类微量元素健康,因此如何通过生物强化达到人类铁营养状况改善的目的是目前该研究领域关注的热点。本文就近5年来植物铁吸收、体内转运、子粒中积累等重要生物过程的分子生理机制的研究进展进行了详细阐述,其中对水稻兼备机理Ⅰ和机理Ⅱ铁吸收机制有了新的认识,而且发现YSL蛋白家族在植物铁吸收、转运和子粒积累过程中的重要性。同时,讨论了利用上述机制的研究结果通过基因工程和农学措施改善植物铁营养和提高作物子粒铁富集的技术途径。

关键词：铁植物吸收与转运分子生理机制

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植物铁吸收、转运和调控的分子机制研究进展

植物学通报 2007年第6期24卷 779-788页

作者：吴慧兰王宁凌宏清中国科学院遗传与发育生物学研究所植物细胞与染色体工程国家重点实验室北京100101

铁是植物正常生命活动所必需的微量矿质元素,铁离子的吸收、转运和利用是一个复杂的过程,很多基因参与了这一过程。本文对近10年来发现和分离的参与植物铁吸收、转运及调控的基因研究进展进行了综述。根据最近的研究结果,提出了植物控... 详细信息

铁是植物正常生命活动所必需的微量矿质元素,铁离子的吸收、转运和利用是一个复杂的过程,很多基因参与了这一过程。本文对近10年来发现和分离的参与植物铁吸收、转运及调控的基因研究进展进行了综述。根据最近的研究结果,提出了植物控制铁吸收的分子调控模式(机理I)。

关键词：铁矿质营养元素铁吸收的分子调控模式植物营养吸收与转运

植物根系限制重(类)金属吸收/转运的因素及其机制

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农业现代化研究 2021年第2期42卷 284-293页

作者：刘梓清杨继刚吴子涵李增飞宋变兰冯人伟福建农林大学资源与环境学院环境微生物研究所福建福州350002 航天建筑设计研究院有限公司北京100071

当前土壤重(类)金属污染导致的农作物重(类)金属超标已成为我国居民严重关切的问题之一。在重(类)金属胁迫下,植物自身具备了相应的机制来减少其对重(类)金属的吸收富集,这些机制主要与土壤-植物根系系统中发生的一些物理、化学和生物... 详细信息

当前土壤重(类)金属污染导致的农作物重(类)金属超标已成为我国居民严重关切的问题之一。在重(类)金属胁迫下,植物自身具备了相应的机制来减少其对重(类)金属的吸收富集,这些机制主要与土壤-植物根系系统中发生的一些物理、化学和生物学过程有关。本综述阐述了与植物根系相关的限制重(类)金属吸收/转运因素及其机制,主要包括:1)根系的一些分泌物能通过与重金属螯合降低其有效性,从而达到固定重金属的目的;2)在重(类)金属胁迫下,植物根系增加粗根比例,降低细根数量并减少根比表面积,从而降低与重(类)金属接触的几率并影响重(类)金属的吸收;3)水生植物根系表面形成氧化铁/锰化合物胶体,这些胶体能吸附阴阳离子,从而束缚重(类)金属;4)植物根系表面具有相应的吸附位点,具有相似性质的离子会对这些位点产生竞争,从而降低重(类)金属进入根系细胞的几率;5)细胞壁组分含有的基团可与重金属结合,从而束缚大量的重金属;6)植物根系内皮层凯氏带能阻断重(类)金属在皮层与维管柱之间的质外体运输,从而阻止重(类)金属向地上部分转运;7)具有相似性质的金属离子可对根系细胞膜上的离子通道展开竞争,这一过程影响重(类)金属的吸收;8)在细胞中游离的重(类)金属可被区隔到根系液泡中,从而减少其毒性以及向地上部分的转运;9)根系细胞膜上的一些基因的表达限制了重金属由根系向地上部分的转运。综上所述,植物主要通过减少根系与重(类)金属接触几率、吸附机制、离子竞争性吸收、以及区隔化作用等机制来降低重(类)金属的吸收和转运。但关于细胞壁组分在束缚阴离子形态存在类金属的相关机制还不清楚,尚待进一步明晰和阐明。

关键词：根系重(类)金属毒性吸收与转运细胞壁液泡

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与植物镉吸收转运相关的主要基因家族

基因组学与应用生物学 2013年第1期32卷 127-134页

作者：张标金张祥喜罗林广江西省农业科学院农产品质量安全与标准研究所南昌330200

镉(cadmium)是一种对植物毒性极强的非必需微量元素,影响植物生长发育,甚至死亡,并可在植物体内积累而威胁食物链顶端生物的生命健康。目前已发现有多类基因家族的成员参与了植物中镉的吸收转运过程,包括P型ATP酶、ABC、MATE、NRAMP、CE... 详细信息

镉(cadmium)是一种对植物毒性极强的非必需微量元素,影响植物生长发育,甚至死亡,并可在植物体内积累而威胁食物链顶端生物的生命健康。目前已发现有多类基因家族的成员参与了植物中镉的吸收转运过程,包括P型ATP酶、ABC、MATE、NRAMP、CE、CAX、ZIP、OPT等。这些基因家族主要是在吸收转运铁、锌、镁等植物必需微量元素的同时,也具有吸收转运镉等有毒重金属的功能。

关键词：植物镉基因家族吸收与转运

粉绿狐尾藻对镉吸收、转运及耐性的生理与分子机制研究

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粉绿狐尾藻对镉吸收、转运及耐性的生理与分子机制研究

作者：赵戈苒郑州大学

学位级别：硕士

镉(Cd)作为高毒性的生物非必需元素,其易蓄积、难降解的特性威胁着生态环境及人类健康。粉绿狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)作为Cd高富集和高耐受物种,在Cd污染水体植物修复中有较大应用价值。目前,国内外对粉绿狐尾藻的研究主要集中... 详细信息

镉(Cd)作为高毒性的生物非必需元素,其易蓄积、难降解的特性威胁着生态环境及人类健康。粉绿狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)作为Cd高富集和高耐受物种,在Cd污染水体植物修复中有较大应用价值。目前,国内外对粉绿狐尾藻的研究主要集中于其对Cd的吸收和富集能力,然而有关粉绿狐尾藻对Cd吸收、转运及耐性的生理与分子机制方面的研究仍不清晰。因此,本文以粉绿狐尾藻为研究对象,通过水培实验,结合化学分析、转录组高通量测序和荧光定量PCR等手段,开展了Cd胁迫下粉绿狐尾藻对Cd的吸收转运特征与途径、耐性机制及分子响应等方面的研究。主要结论如下:(1)粉绿狐尾藻具有独特的Cd吸收转运分布特征。顶枝内的Cd来源为根系转运和自身吸收,顶枝被Cd溶液淹没时,Cd含量为非淹没的3倍;粉绿狐尾藻对Cd的转运既可从根系向地上部转运,又可从地上部向根系转运,当顶枝和根系分别淹没于Cd溶液时,其无Cd淹没部位也存在少量Cd;粉绿狐尾藻有较强的向地上部转运Cd的能力,Cd处理30 d后,生理年龄最小的顶枝Cd含量最多;生长旺盛期和开花期是粉绿狐尾藻吸收转运Cd的关键时期,而枯落期Cd转运能力弱、根系吸收能力强,在0.5 mg/L Cd胁迫下,富集系数仍达359.7。(2)粉绿狐尾藻根系吸收Cd、木质部转运Cd的过程存在主动需能的细胞途径(跨细胞途径与共质体途径)。蒸腾抑制剂对植物吸收转运Cd的影响较小,而低温抑制了植物对Cd的吸收转运,4℃下根、茎、叶Cd含量分布为25℃的66.67%、37.04%、23.26%;在代谢抑制剂CCCP处理下,木质部液Cd含量减少了50.94%;Cd进入植物木质部是逆浓度梯度过程,Cd处理72 h后,粉绿狐尾藻木质部液中Cd浓度高于外界处理液。(3)粉绿狐尾藻对Cd的耐性是螯合机制和抗氧化机制的共同作用。根部形成非蛋白巯基(NPT)、植物螯合肽(PCs)、草酸和酒石酸,叶部形成NPT、PCs、草酸和柠檬酸,与Cd结合将离子态Cd转化为无毒或低毒的螯合态。体内抗氧化酶SOD、POD、CAT参与活性氧的清除,抗氧化物GSH、Car、ASA参与自由基的清除。其中,POD、ASA发挥主要作用。(4)通过转录组高通量测序,从粉绿狐尾藻中筛选出了编码信号转导蛋白、重金属胁迫转录因子、金属转运蛋白、螯合物生成、谷胱甘肽代谢以及抗氧化相关蛋白的差异表达基因(DEGs),它们调控着粉绿狐尾藻对Cd的吸收转运及耐受。其中,转运蛋白基因(ATP2B、HD-ZIP等)、螯合物生成基因(GST、PCS等)、有机酸基因(IDH、OXO)、抗氧化防御基因(SOD1、POD等)的上调表达与Cd胁迫下粉绿狐尾藻的生理响应相吻合。

关键词：粉绿狐尾藻 Cd 吸收与转运耐性转录组高通量测序