水杨酸对植物细胞重金属Cd盐毒性的缓解效应研究

发布时间：2020-08-21 00:59

【摘要】：目前土壤中重金属污染越来越严重。在这种污染日益加剧、耕地面积不断减少以及人口总量不断增加的社会背景下,如何利用植物净化土壤,或使植物能最大化利用已经被污染的土地资源是国际生物学科迫切需要解决的重大课题。本文以绿色荧光蛋白(GFP)膜泡标记了的植物模式细胞系BY2为材料,对重金属Cd2+盐对植物细胞毒性,以及相关抗性基因和水杨酸对毒性的缓解作用开展了研究。镉盐(CdCl2)处理BY2细胞表明重金属盐具有对植物细胞的毒害作用,其对细胞的半数致死浓度为0.068mmol/L.采用这一浓度对膜泡标记BY-2细胞处理,结合添加乙酰水杨酸(Salicylic Acid, SA),通过荧光显微镜观察,观察到SA对重金属Cd2+胁迫下的植物细胞毒性有显著的缓解作用。扫描激光共聚焦显微观察到细胞在SA诱导下在其质膜处有高荧光颗粒。表明在外源SA的作用下,BY-2细胞可能通过细胞膜外对重金属Cd2+的结合,减缓其进入细胞及对细胞的毒害。拟南芥脂肪酸去饱和酶ADS2具有抗重金属作用。通过RT-PCR法克隆了拟南芥ADS2基因cDNA,并构建了ADS2基因表达载体pWM101-ADS2,通过根癌农杆菌对膜泡荧光标记了的烟草BY2细胞进行转化,获得了转ADS2基因的BY2细胞系。然后对ADS2转化BY-2细胞进行了Cd2+处理后的激光共聚焦显微镜观察。拟南芥ADS2基因在BY2细胞中的表达,可以提高BY2对Cd2+的耐受性,这与报道的拟南芥苗期植株的镉盐处理结果正好相反,而与铅盐处理一致。说明抗性基因在植物游离细胞和整体植株的作用是不同的。在SA作用下,可以提高BY2细胞中ADS2的表达量,使细胞对Cd2+抗性进一步提高。但还不能得出SA通过提高重金属抗性基因如ADS2基因的表达来提高植物对重金属的抗性的结论,因为转基因采用启动子为组成型表达CaMV35S启动子而并非拟南芥ADS2基因的启动子,基因表达提高可能是细胞活力较高引起的。SA可以有效缓解重金属Cd2+对植物细胞的毒害,其机制可能是通过诱导细胞的代谢,使细胞在膜外形成重金属的结合体,降低其向细胞的运输而实现；抗性基因如ADS2基因的过表达可以提高细胞对Cd2+的耐受性；外源SA也能通过诱导抗性基因ADS2基因的表达而进一步提高细胞对重金属盐的抗性。
【学位授予单位】：湖南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X173;Q945.78

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