检索结果-南通市图书馆

Science China(Life Sciences) 2023年第11期66卷 2646-2662页

作者： Zhangqing Wang Yanting Zhang Yisong Liu Dali Fu Zhang You Panpan Huang Huiling Gao Zhenqian Zhang Cun Wang State Key Laboratory of Crop Stress Biology for Arid Areas and College of Life Sciences Northwest A&F UniversityYangling 712100China Institute of Future Agriculture Northwest Agriculture&Forestry UniversityYangling 712100China

Iron(Fe)is an essential micronutrient for all *** availability in the soil is usually much lower than that required for plant growth,and Fe deficiencies seriously restrict crop growth and ***(Ca2+)is a second messenger in all eukaryotes;however,it remains largely unknown how Ca2+regulates Fe *** this study,mutations in CPK21 and CPK23,which are two highly homologous calcium-dependent protein kinases,conferredimpaired growth and rootdevelopment under Fe-deficient conditions,whereas constitutively active CPK21 and CPK23 enhanced plant tolerance to Fe-deficient ***,we found that CPK21 and CPK23 interacted with and phosphorylated the Fe transporter IRONREGULATED TRANSPORTER1(irt1)at the Ser149 *** analyses and complementation of Fe transport in yeast and plants indicated that irt1 Ser149 is critical for irt1 transport *** together,these findings suggest that the CPK21/23-irt1 signaling pathway is critical for Fe homeostasis in plants and provides targets for improving Fe-deficient environments and breeding crops resistant to Fe-deficient conditions.

关键词： Arabidopsis calcium-dependent protein kinases irt1 iron

缺Fe/Zn及盐胁迫下苋菜对Cd及矿质元素的吸收与irt1表达的关系

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农业环境科学学报 2016年第2期35卷 234-239页

作者：余丹萍李取生王立立徐智敏郭世鸿胡妮陈惠君暨南大学环境学院广州市环境暴露与健康重点实验室广州510632 广东省环境污染控制与修复材料中心广州510632 暨南大学生命科学技术学院广州510632

选用Cd低累积品种白梗尖叶苋菜(B)和高累积品种花红苋菜(H)2个苋菜品种,采用水培法分别研究了在缺Fe、缺Zn和盐胁迫3种处理条件下2个苋菜品种对矿质元素以及cd的累积特征,并通过测定2个品种不同处理根部irt1(铁离子转运蛋白)的表达量,... 详细信息

选用Cd低累积品种白梗尖叶苋菜(B)和高累积品种花红苋菜(H)2个苋菜品种,采用水培法分别研究了在缺Fe、缺Zn和盐胁迫3种处理条件下2个苋菜品种对矿质元素以及cd的累积特征,并通过测定2个品种不同处理根部irt1(铁离子转运蛋白)的表达量,建立了缺Fe/Zn及盐胁迫下苋菜对Cd及矿质元素的吸收与irt1表达的关系。结果表明,3个处理组中2个苋菜品种生物量均显著低于对照组,缺Fe以及缺Zn处理显著促进了2个苋菜品种对Cd以及矿质元素的累积,而盐胁迫显著抑制了苋菜对Cd的累积,同时促进了其对矿质元素的累积(Pirt1的表达差异显著,irt1表达量的增加可以促进植物对Cd、Fe、Zn、Mn、Mg等元素的吸收(P<0.05)。

关键词：苋菜矿物质盐胁迫 irt1

缺素胁迫下苋菜对Cd及金属营养元素的吸收与irt1的表达

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缺素胁迫下苋菜对Cd及金属营养元素的吸收与IRT1的表达

作者：余丹萍暨南大学

学位级别：硕士

本研究选取广州市常见的8个苋菜品种:白梗尖叶、花红苋菜种、白骨小圆叶油、正泰圆叶、全红、柳叶、红柳叶、花红圆叶,通过水培盆栽的方法,分别研究了在缺Ca、缺Fe以及缺Zn处理条件下,8个品种对金属营养元素以及Cd的累积特征。选取Cd高... 详细信息

本研究选取广州市常见的8个苋菜品种:白梗尖叶、花红苋菜种、白骨小圆叶油、正泰圆叶、全红、柳叶、红柳叶、花红圆叶,通过水培盆栽的方法,分别研究了在缺Ca、缺Fe以及缺Zn处理条件下,8个品种对金属营养元素以及Cd的累积特征。选取Cd高累积品种“花红苋菜种”和Cd低累积品种“白梗尖叶”测定根部铁转运蛋白基因irt1表达量,并阐述了缺Ca/Fe/Zn处理下铁转运蛋白irt1表达与苋菜对Cd及金属营养元素吸收的关系。结果发现:(1)缺Ca和缺Fe处理下,8个品种的生物量均明显降低。其中,“白梗尖叶”品种对于缺Ca和缺Fe处理表现出较差的耐性,茎叶生物量较对照下降分别高达79.86和85.55%,根生物量分别降低63.11和68.91%。缺Zn处理下,正常种植生物量较大的品种生长受到抑制,而促进生物量较小的品种生长。其中,生物量较大的“白梗尖叶”品种受到缺Zn的影响生物量较对照降低了35.07%,而生物量较小的品种“柳叶苋菜”生物量增加31.67%。(2)缺Ca和缺Fe处理下,8个品种茎叶中Cd的含量均显著增加(p1.12.70倍,而根Cd含量分别为对照组的1.15.12倍;在缺Fe处理中,茎叶Cd含量分别提高了0.28.40倍,根部提高了0.36.65倍。在缺Zn处理中,不同品种茎叶Cd的含量表现出不同的变化趋势,在Cd低累积品种中表现出促进,而在Cd高累积品种中抑制。(3)缺Ca和缺Fe处理下,8个品种茎叶主要金属营养元素的累积显著增加(pirt1的表达量显著增加,尤其是在Cd低累积品种“白梗尖叶”中更为明显,分别是对照的8.53和4.28倍,而“花红苋”在2个处理组中根部irt1的表达量也分别达到对照组1.41和1.20倍。缺Ca处理中,2个品种根部irt1的表达量受到显著抑制(p<0.05)。

关键词：苋菜金属营养元素 Cd irt1

发根农杆菌介导irt1基因转化镉超富集植物油菜的研究

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发根农杆菌介导IRT1基因转化镉超富集植物油菜的研究

作者：刘静轶北京交通大学

学位级别：硕士

摘要：目的：重金属镉(Cd)因其致癌性强而引起业界广泛关注,Cd可通过工业废水、废渣污染土壤和水源,并通过食物链进入到动物及人体内对生物造成不可逆的损害。随着生物技术的不断发展,利用植物进行Cd污染的修复显示出良好的应用潜力。... 详细信息

摘要：目的：重金属镉(Cd)因其致癌性强而引起业界广泛关注,Cd可通过工业废水、废渣污染土壤和水源,并通过食物链进入到动物及人体内对生物造成不可逆的损害。随着生物技术的不断发展,利用植物进行Cd污染的修复显示出良好的应用潜力。自然界中存在可以富集Cd的超富集植物,能够在一定浓度的Cd污染环境中生存,并通过新陈代谢机制摄取和固定Cd。但目前已知的Cd超富集植物存在富集系数低、富集量有限等缺点,影响了实际应用。随着基因工程技术的发展,利用基因工程的手段对Cd超富集植物进行转基因改造,是促进Cd污染环境植物修复技术发展的重要途径。因此本论文选择分布广泛、易获得的Cd超富集植物油菜(Brassica campestrisL.)进行转基因改造研究,希望通过农杆菌介导的方法建立转基因的油菜毛状根体系,今后可利用转基因毛状根体系作为Cd富集转基因改造研究平台。方法：利用农杆菌介导的方法对油菜进行转基因毛状根的诱导和基因改造研究。利用油菜种子进行无菌培养获得外植体,同时将发根土壤杆菌ATCC15834进行单克隆培养、活化,将活化好的菌液与外植体子叶外植体进行共培养,后转移至含头孢噻肟钠(Cephalosporins, Cef)的培养基上进行除菌,10d后可获得油菜毛状根。设计引物对油菜毛状根进行PCR检测,检验rol B基因是否已整合进入植物毛状根组织。同时对不同的侵染时间、不同浓度萘乙酸(NAA)对油菜毛状根诱导的影响进行分析研究。在确定油菜毛状根成功获得的基础上,利用Takara公司的pR1101质粒将与Cd富集相关的irt1基因整合进ATCC15834菌种中,并利用改造过的ATCC15834浸染油菜子叶外植体,诱导获得转irt1基因毛状根。同样设计引物利用PCR技术进行irt1基因、rol B基因的检验,确定irt1基因、rol B基因已经整合植物毛状根组织的DNA中。最后对转irt1基因毛状根进行Cd富集实验研究。将转irtl基因油菜毛状根与野生菌诱导的油菜毛状根分别置于含不同浓度Cd的培养基上进行暗培养。7d和14d分别取样进行生物量、毛状根富集的Cd含量、培养基残留Cd含量的测定,探讨转入irt1基因提高油菜毛状根富集Cd的可能性。结果：设计引物对油菜毛状根进行PCR检测,可以检测到大小为423bp的rolB基因条带,确定发根农杆菌Ri质粒中的rol B基因已整合进入植物毛状根组织DNA中。目前未见有文献报道油菜毛状根的成功诱导。不同的侵染时间对毛状根的诱导有着较明显的影响,在一定范围的侵染时间内,毛状根的诱导率呈正态分布,其中侵染时间为4h时,毛状根的诱导率最高;在培养基中添加不同浓度的NAA也能不同程度地促进油菜毛状根的生长,在0-1.0mg/L的范围内,NAA浓度越高,油菜毛状根诱导率越高。重组质粒irt1-pRI101经测序后证明构建成功。经转化重组质粒irt1-pRI101获得的重组菌ATCC15834侵染油菜子叶外植体获得转irt1毛状根,设计引物进行irt1基因、rol B基因的PCR检测,实验结果表明毛状根DNA中存在423bp、471bp大小条带,证明rol B基因、irt1基因已经整合进入植物毛状根组织。Cd富集实验结果表明,野生型和转irt1油菜毛状根都能有效地富集培养基中的Cd。在不同浓度的Cd环境下,转入了irtl基因的毛状根比野生型毛状根的生长状况更好,对Cd的富集量更高。随着培养基中Cd浓度的增加和培养时间的延长,转irt1油菜毛状根对Cd的富集量也随之增加。在100μmol/L Cd培养基中培养14d后,转irt1基因毛状根中富集的Cd含量为33.161±0.026μg/100mg毛状根,Cd富集系数达到7.261%±0.006%,比野生型毛状根的富集系数6.384%±00005%提高了13.73%±0.01%。论文的研究结果为将来利用转irtl基因油菜再生植株修复重金属Cd污染提供了应用理论基础,建立的自主生长毛状根体系可作为重金属吸附机理研究的可靠实验体系。

关键词：镉超富集植物油菜毛状根 irt1

转irt1基因龙葵毛状根体系的建立及其对镉胁迫响应的初步探讨

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转IRT1基因龙葵毛状根体系的建立及其对镉胁迫响应的初步探讨

作者：张腾北京交通大学

学位级别：硕士

目的：自然界中存在能够富集镉(Cd)的超富集植物,这种植物可以通过新陈代谢机制摄取和固定环境中的Cd,从而在一定限度的Cd污染环境中得以生存。但目前已知的Cd超富集植物普遍存在富集量有限和富集系数低等缺点,影响了推广和应用。随着... 详细信息

目的：自然界中存在能够富集镉(Cd)的超富集植物,这种植物可以通过新陈代谢机制摄取和固定环境中的Cd,从而在一定限度的Cd污染环境中得以生存。但目前已知的Cd超富集植物普遍存在富集量有限和富集系数低等缺点,影响了推广和应用。随着转基因技术的发展,通过基因工程的手段对Cd超富集植物进行基因改造,是实现Cd污染环境植物修复实际应用的有效方法。本研究选择了分布广泛、易获得的Cd超富集植物龙葵(Solanum nigrum L.)进行转基因改造研究,利用农杆菌介导的方法建立转irt1基因的龙葵毛状根体系,对转irtl龙葵毛状根富集Cd的效果和可能的机制进行探讨,希望为转irt1龙葵植株的再生和应用提供可靠的理论基础。方法：论文首先选取龙葵、油菜、芥菜3种Cd超富集植物进行毛状根的诱导,通过对3种植物毛状根组织富集Cd的能力和机制的初步研究,确定进行转基因改造的目标植物为龙葵。然后对龙葵毛状根的诱导条件进行进一步的优化,考查不同发根农杆菌菌种、预培养时激素萘乙酸(NAA)浓度、不同的外植体来源、不同的外植体类型对龙葵毛状根诱导的影响。在对龙葵毛状根诱导条件进行优化的基础上,利用Takara公司的pRll0.7质粒将与Cd富集相关的irt1基因整合进入发根农杆菌ATCC15834中,并利用改造过的转irt1-ATCC15834菌液侵染龙葵叶片外植体,诱导获得转irt1基因毛状根。建立起稳定的转irt1龙葵毛状根液体悬浮培养体系后,利用PCR技术进行irt1基因、rolB基因的检验,确定irt1基因、rolB基因已经整合到植物毛状根组织的DNA中;利用Western blot技术进行目的蛋白的检验,确定irt1基因的蛋白表达情况。最后对转irt1基因毛状根进行Cd富集实验研究。将转irt1龙葵毛状根与野生型龙葵毛状根分别置于含不同浓度Cd的培养液中进行暗培养。14 d后取样进行毛状根生长状态、生物量、Cd含量、ROS(活性氧,Reactive Oxygen Species)积累情况、细胞凋亡情况、抗氧化酶系统活性、irt1蛋白表达情况的分析和比较,探讨转入irt1基因对提高龙葵毛状根耐受Cd能力的影响。结果：根据龙葵、油菜和芥菜三种植物的毛状根诱导生根率、毛状根液体悬浮培养体系建立后毛状根的生长状况、毛状根组织富集Cd能力的比较,发现龙葵毛状根生物量大、富集Cd的能力较好,在Cd浓度为100μmol/L的条件下培养14 d后鲜重可达2.897 g,毛状根中的Cd含量可达745.023μg/g,是适合用于进一步进行转基因改造的目标植物。对龙葵毛状根诱导条件优化的结果表明,利用发根农杆菌ATCC15834侵染生长3周的龙葵无菌苗外植体叶片(预培养NAA浓度为0.6mg/L),毛状根的诱导效果最好,此条件下生根率达90%以上。利用含irt1基因的重组菌ATCC15834侵染龙葵叶片外植体获得了转irt1龙葵毛状根,rol B、irt1基因的PCR检测结果表明毛状根DNA中存在423 bp、1044bp大小条带,证明rol B基因、irt1基因已经整合进入龙葵毛状根组织。Western blot技术检验发现irt1基因目的蛋白已有表达。Cd胁迫实验结果表明,在无Cd处理的对照条件下,转irtl龙葵毛状根与未转入irtl的野生型龙葵毛状根在各方面评价指标中均无明显差异;随着培养液中Cd浓度的升高,野生型和转irtl龙葵毛状根都能有效地耐受高浓度Cd的胁迫作用,但转irt1龙葵毛状根的耐受能力优于野生龙葵毛状根。在不同Cd浓度下,转irtl龙葵毛状根与野生型龙葵毛状根相比,褐化程度都较小,生长状态更好。在含100 μmol/LCd的培养液中培养14 d后,与未经Cd处理的对照组毛状根相比,野生型龙葵毛状根鲜重减少了26.2%,干重减少了18.0%;而转irt1龙葵毛状根在含100μmol/LCd的培养液中培养14 d后,与未经Cd处理的转irtl龙葵毛状根相比鲜重仅减少了6.0%,干重减少了2.5%,对比可知,转入irtl基因的龙葵毛状根生物量受Cd毒害作用的影响较小。从Cd的富集量来看,在Cd浓度为100gmol/L的条件下,转irt1龙葵毛状根和野生型龙葵毛状根中Cd的富集量分别为886.759 gg/g和745.023μg/g,表明转irt1龙葵毛状根表现出更优的Cd富集效果。并且在Cd胁迫下,转irt1龙葵毛状根比野生型龙葵毛状根的抗氧化酶活性(CAT、SOD、POD)更强,irt1蛋白表达量高;而ROS积累程度和细胞凋亡程度比野生型毛状根小,说明转irt1龙葵毛状根比野生型龙葵毛状根细胞受损伤的程度小。上述结果表明irt1基因的转入较好地提高了龙葵毛状根对Cd的耐受能力,实现了对龙葵毛状根的转基因改造目标。论文建立的转基因自主生长毛状根体系可

关键词：镉超富集植物龙葵毛状根发根农杆菌 irt1 芥菜油菜

高/低Cd累积苋菜品种金属累积特性与关键转运基因表达的关系

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农业环境科学学报 2015年第6期34卷 1041-1046页

作者：陈艳芳李取生何宝燕梅秀芹雷永康徐智敏周丽珍暨南大学环境学院广州510632 水土环境毒害性污染物防治与生物修复广东省高校重点实验室广州510632

采用受污染菜园土进行盆栽试验,研究对Cd累积特性不同的苋菜品种(Amaranth mangostanus L.)对金属的吸收差异。白骨小圆叶油苋菜及正泰小圆叶苋菜地上部分Cd含量分别为(0.116±0.007)mg·kg-1和(0.146±0.002)mg·kg-1,台湾白苋菜及红... 详细信息

采用受污染菜园土进行盆栽试验,研究对Cd累积特性不同的苋菜品种(Amaranth mangostanus L.)对金属的吸收差异。白骨小圆叶油苋菜及正泰小圆叶苋菜地上部分Cd含量分别为(0.116±0.007)mg·kg-1和(0.146±0.002)mg·kg-1,台湾白苋菜及红柳叶苋菜地上部分Cd含量分别为(0.210±0.005)mg·kg-1和(0.349±0.026)mg·kg-1,相比而言前两者属Cd低累积品种,后两者属Cd高累积品种。由于红柳叶苋菜与白骨小圆叶油苋菜Cd含量差异最大,可通过测定两者根系irt1及HMA4基因表达量,以研究高/低Cd累积特性苋菜品种对金属吸收的差异及其与相关转运蛋白的关系。结果显示,苋菜根系共质体Cd与Fe、Pb的吸收呈极显著正相关(P1)。红柳叶苋菜根系原生质体Fe、Cd及Pb含量显著高于白骨小圆叶油苋菜,同时其根系irt1表达量高于白骨小圆叶油苋菜,表明苋菜根系irt1基因的较高表达有助于根系从土壤吸收Fe外,可能有助于Cd与Pb的累积。苋菜地上部分Cd与Zn、Fe的吸收呈显著正相关(P<0.05),与Pb、Mn、Ca的吸收呈极显著正相关。红柳叶苋菜地上部分Ca、Fe、Mn、Cd、Pb的含量显著高于白骨小圆叶油苋菜,同时其根系HMA4基因表达量高于白骨小圆叶油苋菜,表明苋菜HMA4基因的较高表达可能有利于苋菜将根系吸收的Cd等金属转运至茎叶。

关键词：苋菜镉累积 irt1 HMA4 品种差异

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脱落酸调节植物铁代谢的研究进展

生物工程学报 2022年第8期38卷 2725-2737页

作者：张淼高嘉璐邓国伟郭长虹毕影东郭东林哈尔滨师范大学生命科学与技术学院黑龙江省分子细胞遗传与遗传育种重点实验室黑龙江哈尔滨150025 黑龙江省农业科学院作物耕作栽培研究所黑龙江哈尔滨100086

铁(Fe)是重要的微量元素,参与植物的许多重要生理和代谢过程如光合作用、呼吸作用和氮代谢等。植物通过对铁的吸收、转运、贮存、再分配来维持体内的铁稳态。植物体的铁代谢受到严格的调控。铁调节转录因子和铁转运蛋白构成了植物吸收... 详细信息

铁(Fe)是重要的微量元素,参与植物的许多重要生理和代谢过程如光合作用、呼吸作用和氮代谢等。植物通过对铁的吸收、转运、贮存、再分配来维持体内的铁稳态。植物体的铁代谢受到严格的调控。铁调节转录因子和铁转运蛋白构成了植物吸收、运输铁的调控网络,贮铁蛋白和铁转运蛋白共同调节植物高铁反应。近年来,脱落酸(abscisic acid,ABA)参与调节植物铁代谢的研究取得了重要进展。ABA可能作为信号调节Fe的吸收、运输和再利用环节,或通过调节植物体内氧化应激状态缓解植物的铁胁迫症状。为了加深对植物体ABA与铁代谢串扰的理解,本文从植物的铁吸收转运机制和代谢调控网络、ABA参与植物铁代谢及其介导的铁代谢调控机制等方面进行了综述。重点讨论了ABA与FER样缺铁诱导转录因子(FER-like iron deficiency-induced transcription factor,FIT)、铁调转运蛋白1(iron-regulated transporter 1,irt1)以及缺铁氧化应激之间的关系,并对未来的研究方向进行了展望。

关键词：脱落酸缺铁 FIT irt1 氧化胁迫

苋菜品种重金属Cd、Pb累积特性与根系重金属关键转运蛋白基因的表达及生长季节的关系

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苋菜品种重金属Cd、Pb累积特性与根系重金属关键转运蛋白基因的表...

作者：陈艳芳暨南大学

学位级别：硕士

本研究通过盆栽试验,测定不同苋菜品种茎叶及根系重金属Cd、Pb及营养元素Ca、Mg、Zn、Fe、Mn的含量,筛选出苋菜Cd、Pb复合高累积品种及低累积品种,并通过重金属与营养元素累积之间的关系,研究苋菜对重金属的累积特性。通过测定重金属相... 详细信息

本研究通过盆栽试验,测定不同苋菜品种茎叶及根系重金属Cd、Pb及营养元素Ca、Mg、Zn、Fe、Mn的含量,筛选出苋菜Cd、Pb复合高累积品种及低累积品种,并通过重金属与营养元素累积之间的关系,研究苋菜对重金属的累积特性。通过测定重金属相关转运蛋白基因HMA4及irt1在苋菜根系的表达量,研究苋菜对重金属Cd和Pb的累积特性与重金属相关转运蛋白基因表达的关系。最后,通过夏季盆栽实验和秋季盆栽实验,研究生长季节对苋菜累积重金属特性的影响。试验结果如下:夏季试验的9个苋菜品种中,8号红柳叶苋菜茎叶对重金属Cd和Pb的累积量较高,属Cd、Pb复合高累积品种;1号白骨小圆叶油苋菜茎叶对重金属Cd、Pb的累积量较低,属Cd和Pb复合低累积品种,同时1号苋菜生物量较大,对试验污染土壤适应性强,适宜农业推广。夏季种植的苋菜茎叶Cd与营养元素Ca、Mn的累积呈极显著正相关(p1),Pb与营养元素Ca、Fe、Mn、Zn的累积呈极显著正相关,表明Cd与Ca、Mn及Pb与Ca、Fe、Mn、Zn为协同吸收关系。金属转运蛋白HMA4与植物体内的营养元素Zn、Ca等的向上运输有关,并在转运营养元素的同时转运Cd、Pb等重金属。8号苋菜根系HMA4基因表达量大于1号苋菜。这可能是8号苋菜茎叶中营养元素Ca、Mn及重金属Pb、Cd的累积量高于1号苋菜的原因。表明在夏季生长情况下,根系HMA4基因表达量较高的苋菜品种有更强的上载重金属的能力。夏季种植的苋菜根系Cd与营养元素Fe、Mn及Mg的累积呈极显著正相关,Cd与Fe、Mn、Mg在苋菜根系为协同吸收关系。Fe转运蛋白irt1在植物体内参与Fe的吸收转运,并涉及Cd、Mn、Pb等元素的吸收转运。8号苋菜根系irt1基因表达量大于1号苋菜。这可能是8号苋菜根系营养元素Mn、Fe、Ca及重金属Cd累积量高于1号苋菜的原因。表明夏季种植的苋菜,其根系irt1基因表达量较高的品种有更强的从土壤中吸收重金属的能力。苋菜是喜热型植物,秋季和夏季种植的苋菜茎叶对重金属和营养元素的累积特性有很大的差异。苋菜对Cd和Pb的累积表现为夏季高于秋季,对营养元素Ca、Fe、Mg、Mn的累积主要表现为夏季低于秋季。此外,相对于夏季,秋季种植的苋菜重金属和营养元素累积的相关性降低。整体而言,秋季促进苋菜对营养元素的累积,降低对重金属Cd和Pb的累积。

关键词：苋菜品种差异季节 irt1 HMA4 重金属

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叶面喷施褪黑素缓解小白菜镉胁迫及机理探究

叶面喷施褪黑素缓解小白菜镉胁迫及机理探究

作者：刘自力南京农业大学

学位级别：硕士

近年来,随着矿产资源的开发及“三废”的排放使得矿区周边农田及城郊周边农田土壤重金属污染较为严重。小白茱(Brassica campestris *** Makino)是芸薹属白菜亚种中的一种,在我国种植广泛,尤其是城郊地区,因此更容易受到重金属污染。研... 详细信息

近年来,随着矿产资源的开发及“三废”的排放使得矿区周边农田及城郊周边农田土壤重金属污染较为严重。小白茱(Brassica campestris *** Makino)是芸薹属白菜亚种中的一种,在我国种植广泛,尤其是城郊地区,因此更容易受到重金属污染。研究发现,一些地区的小白菜中Cd2+的含量已远远超出我国蔬菜食用安全标准,因此对人民的健康构成了很大的威胁。因此,本研究以小白菜为试验材料,通过叶面喷施褪黑素探究其可否缓解小白菜Cd胁迫,并对其机理进行了初步探究。主要试验结果如下:1.通过土培试验发现,叶面喷施10-100μmol·L-1的褪黑素并不影响小白菜的正常生长,但能够显著降低小白菜可食部分Cd2+和Pb2+的含量,当叶面喷施褪黑素浓度为500μmol·L-1时效果最佳。通过不同方式喷施500μmol·L-1褪黑素试验发现,当黑暗条件下每2 d喷施一次500 μmol.L-1褪黑素效果最佳。***胁迫会造成小白菜叶片失绿,光合作用受抑制,从而导致小白菜幼苗生长受到抑制。此外,Cd胁迫下小白菜幼苗还伴随着活性氧含量(O2·-、H2O2)及丙二醛(MDA)含量升高。而叶面喷施褪黑素后,与单独Cd处理相比,小白菜幼苗生长和光合相关的指标均显著提升,并伴随抗氧化酶(SOD、POD、APX、CAT)活性的进一步提高,抗氧化物质(AsA、GSH)含量的升高,显著降低小白菜幼苗地上部分和根中Cd2+的含量。通过对小白菜Cd2+吸收和转运相关基因(irt1、irt2、Nramp1、Nramp3、HMA2 和 HMA4)表达的分析发现,叶面喷施褪黑素能够显著下调以上基因的转录。综合以上结果:叶面喷施褪黑素可以通过提高抗氧化酶活性,提高抗氧化物质含量来缓解Cd胁迫对小白菜幼苗造成的氧化损伤;此外,叶面喷施褪黑素还可以通过下调irt1、irt2、Nramp1、Nramp3、HMA2和HMA4、基因的转录来降低小白菜幼苗对Cd2+的吸收及向地上部分的转运来降低小白菜幼苗中Cd2+的含量,进而提高Cd耐性。3.试验结果表明,Cd胁迫下小白菜幼苗中NO的含量显著升高,叶面喷施褪黑素后NO的含量显著降低。通过对NO合成关键酶(NR和NOS)活性及编码关键酶基因(NR和NOA1)表达测定发现,叶面喷施褪黑素同样降低了 NO合成关键酶的活性并下调编码该基因的表达水平。因此,叶面喷施褪黑素可以通过抑制NO的生物合成来降低Cd胁迫下小白菜幼苗中NO的含量。通过外源添加NO的供体SNP和NO的清除剂PTIO及酶活抑制剂L-NMMA、Tungstate发现,Cd胁迫条件下,NO会通过上调irt1、irt2的表达促进小白菜对Cd2+和Fe2+的吸收,相反的,叶面喷施褪黑素及外源添加PTIO、L-NMMA、Tungstate会下调irt1、irt2的表达来降低小白菜幼苗对Cd2+和Fe2+的吸收。综合以上结果,叶面喷施褪黑素缓解Cd胁迫与NO相关,NO作为褪黑素下游的信号分子参与调控irt1、irt2的表达来降低小白菜幼苗对Cd2+的吸收进而降低其对Cd2+的积累,进而提高Cd耐性。

关键词：褪黑素小白菜抗氧化能力光合参数 Cd NO irt1

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脱落酸应用和氮素形态降低植物镉积累的研究

脱落酸应用和氮素形态降低植物镉积累的研究

作者：范士凯浙江大学

学位级别：硕士

在农业生产上,土壤镉污染问题已经威胁到粮食的产量和品质,通过食物链的富集作用,威胁到人类的健康。因此,必须采取某些技术或策略阻控镉进入食物链以保护人类的健康。在已有的土壤重金属治理方法中,物理和化学法成本高,生物修复法和育... 详细信息

在农业生产上,土壤镉污染问题已经威胁到粮食的产量和品质,通过食物链的富集作用,威胁到人类的健康。因此,必须采取某些技术或策略阻控镉进入食物链以保护人类的健康。在已有的土壤重金属治理方法中,物理和化学法成本高,生物修复法和育种法需时长,基因工程技术争议大。本硕士论文基于前期研究所发现的ABA预处理降低植物体内镉含量与氮形态影响土壤pH和根系细胞的镉吸收能力等结果的基础上,分别以拟南芥和小白菜为试验材料,研究了脱落酸应用和氮素形态在降低植物镉积累中的作用,以期为中轻度镉污染土壤的作物安全生产提供新的技术途径。主要取得以下几方面的研究结果：(1)基于营养液栽培,发现镉胁迫下应用低浓度(0.1-0.5μM)的ABA可以显著抑制野生型(Col-0)拟南芥根系对镉的吸收,降低植物体内的镉含量。同时,ABA处理也显著抑制二价铁转运体irt1的表达。在ABA不敏感双突变体snrk2.2/2.3中,ABA对根系镉吸收和irt1表达的抑制作用却明显减弱。当营养液中供应不同水平的Fe时,在Col-0根系中ABA抑制的镉吸收量与ABA抑制的irtl表达量相吻合。进一步分析发现,在Fe吸收缺失突变体irtl中,镉吸收几乎不受ABA影响。这些结果表明ABA对镉吸收抑制作用是通过抑制irt1活性实现的。然而,ABA处理却同时增加了Col-0和irtl突变体体内的Fe积累,表明ABA增加的Fe吸收与irt1的作用无关。根据上述结果,我们推断ABA首先增加植物对Fe的吸收,植物体内较高的Fe含量抑制了irt1的表达,进而降低了植物根系对镉的吸收。因此,在镉污染土壤的农业生产中,发展ABA相关的应用技术可能也是一种潜在的降低作物体内镉积累的有效策略。(2)铵态氮肥或酰胺态氮肥的分次施用,理论上可通过增加植物根系对铵态氮吸收的作用时间,减少铵被土壤微生物硝化,从而减轻硝化作用导致的土壤酸化及其引起的镉有效性增加。因此我们比较了分次施肥与一次性施肥在影响植物镉含量中的差异。土培盆栽结果表明,镉污染的条件下,与一次施肥相比,分次施用铵态和酰胺态氮肥显著提高了小白菜可食部位生物量、总酚含量和DPPH值,同时显著降低了镉含量;分次施用硝态氮肥时,小白菜可食部位生物量略微增加,镉含量和DPPH值也稍有降低,但均未达到统计学上的显著差异;另外,可溶性蛋白含量、总酚含量和类黄酮含量却显著增加。分次施用铵态氮肥还显著增加了小白菜可食部位的可溶性糖含量。根据上述结果,在镉污染土壤上的蔬菜生产中,无论选用哪种氮肥,分次施肥的方式均能取得比较理想的效果。(3)本文继续以小白菜作为试验材料,以缓冲性较弱的土壤为基础材料,通过添加碳酸钙来获得缓冲性较强的土壤,利用土培试验,采用分次施肥的方式,研究土壤pH缓冲性在氮肥形态影响蔬菜镉积累中的作用。结果表明,镉污染条件下,在缓冲性弱的土壤上,与施用铵态氮肥相比,施用硝态氮肥不仅增加了小白菜可食部位的生物量和可溶性蛋白含量,还降低了可食部位的镉含量,但显著降低了可溶性糖含量,DPPH值虽然略微降低,但无显著差异。在缓冲性强的土壤上,与施用硝态氮肥相比,施用铵态氮肥显著降低了小白菜可食部位的镉含量,尽管也降低了生物量、可溶性糖含量和DPPH值,但并无显著差异,同时显著降低可溶性蛋白含量。根据上述结果,在镉污染土壤的作物生产中：在缓冲性强的土壤上选用铵态氮肥较为合适,而在缓冲性弱的土壤上施用硝态氮肥能取得较为理想效果。

关键词： ABA irt1 镉铁分次施肥土壤pH缓冲性品质