硅对杨树镉毒性的逆转效应及其机理
发布时间：2020-05-11 14:57
【摘要】：随着人类活动和社会经济的发展,土壤镉(Cd)污染对人类健康和生态环境的危害日趋加重。为了修复Cd污染土壤,人们提出了植物修复技术。硅(Si)是地壳中丰度仅次于氧的元素,不仅是高等植物生长的有益元素,而且具有提高植物对重金属毒害抗性的能力,在重金属污染土壤植物修复方面可能有着重要作用。本文以欧美杨(Populus euramericana)无性系I-214为研究对象,利用Hoagland营养液培养技术,研究了Si对Cd胁迫I-214杨毒害作用的逆转效应,探讨了施加外源Si对Cd毒害杨树生理生化和转录组变化的影响,为揭示外源Si缓解植物Cd毒害的生理生化和转录调控机理提供科学依据。本研究的主要结果如下:1.施加外源硅促进了I-214杨植株的生长,增加了植株地上和地下部分的鲜重和干重,增加了植株的株高和地径,逆转了Cd胁迫导致的植株生长下降的现象。2.在Cd胁迫后添加外源Si使净光合速率以及蒸腾速率上升,改善了Cd胁迫下植株的光合能力,使气孔导度升高,胞间CO_2浓度降低。Cd+Si处理逆转了Cd毒性造成的叶绿素含量下降,叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均有提升,揭示了Si对Cd毒性的逆转作用。3.在Cd胁迫后加入外源Si有效降低了H_2O_2、O_2~-·和MDA的含量,显著提高了SOD和CAT的活性,降低了在Cd胁迫下显著升高的POD活性,植株叶片中的可溶性蛋白含量和根系活力也显著提升,而植株叶片中的脯氨酸含量则有所降低,揭示了Si对Cd毒性的逆转作用。4.在Cd胁迫后加入外源Si降低了植株的Cd含量,有效的提升了植株叶片和根的Mn含量以及叶片和茎的Na含量,对Mg含量没有改善,增加了植株根部的Ca、Fe、Mn、Cu和Zn含量。5.对I-214杨Cd和CK处理组进行转录组分析,共发现了954个差异基因(377个上调基因,577个下调基因),其中有722个差异基因注释到1950个GO条目,又有62个基因注释到81个KEGG通路。而对Cd和Cd+Si处理组进行转录组分析,则发现366个差异表达基因(202个上调基因,164个下调基因)。其中有273个差异基因注释到1325个GO条目,又有22个基因注释到38个KEGG通路。随机选取了10个差异基因进行实时荧光定量PCR验证,验证结果与转录测序结果基本一致,进一步证实了测序结果的准确性。
【图文】：
图 3-1 I-214 杨叶片总 RNA琼脂糖凝胶电泳图谱Fig. 3-1 Agarose electrophoresis of extracted total RNA of I-214 leavesker 为 Trans 2K Plus；1、2、3 为 CK 处理样本；4、5、6 为 Si 处理样本；7、8、9 为 Cd 处理样本；10、11、12 为 理样本。 3-2 可知，经过 Agilent 2100 检测后，结果表明所有样品的 RNA 总量均OD260/280 均大于 1.8，rRNA Ratio[28s/18s]均大于 1.2，，RIN 值均大于 7，完整性均达到转录组测序要求。表 3-2 RNA 质量检测结果Table 3-2 The quality results of the total RNA总量（μg） 浓度（ng/μl） OD260/280 OD260/230 28(25)S/18S R55.86 1140 2.143 2.346 1.2 33.90 1130 2.148 2.278 1.5 22.92 764 2.134 2.110 1.5 28.17 1006 2.122 2.276 1.3 13.62 454 2.121 1.846 1.4 21.27 818 2.119 2.108 1.5 41.06 1416 2.126 2.384 1.6
图 3-2 RNA-Seq 相关性检查Fig. 3-2 RNA-Seq correlation examination水平分析 FPKM 值来估算转录表达水平。利用所有基因的 FPKM 分布图进行比较，我们以 FPKM 值为 1 作为阀值，认为当 FPKM＞1 时
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X171.5;X53
本文编号：2658626
【图文】：
图 3-1 I-214 杨叶片总 RNA琼脂糖凝胶电泳图谱Fig. 3-1 Agarose electrophoresis of extracted total RNA of I-214 leavesker 为 Trans 2K Plus；1、2、3 为 CK 处理样本；4、5、6 为 Si 处理样本；7、8、9 为 Cd 处理样本；10、11、12 为 理样本。 3-2 可知，经过 Agilent 2100 检测后，结果表明所有样品的 RNA 总量均OD260/280 均大于 1.8，rRNA Ratio[28s/18s]均大于 1.2，，RIN 值均大于 7，完整性均达到转录组测序要求。表 3-2 RNA 质量检测结果Table 3-2 The quality results of the total RNA总量（μg） 浓度（ng/μl） OD260/280 OD260/230 28(25)S/18S R55.86 1140 2.143 2.346 1.2 33.90 1130 2.148 2.278 1.5 22.92 764 2.134 2.110 1.5 28.17 1006 2.122 2.276 1.3 13.62 454 2.121 1.846 1.4 21.27 818 2.119 2.108 1.5 41.06 1416 2.126 2.384 1.6
图 3-2 RNA-Seq 相关性检查Fig. 3-2 RNA-Seq correlation examination水平分析 FPKM 值来估算转录表达水平。利用所有基因的 FPKM 分布图进行比较，我们以 FPKM 值为 1 作为阀值，认为当 FPKM＞1 时
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X171.5;X53
【参考文献】
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本文编号：2658626
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