苦荞耐受和累积铅的分子机制

发布时间：2025-02-05 13:01

　　铅（Pb）是最具毒性的重金属持久性污染物之一。铅污染已成为世界范围内广泛关注的环境问题。土壤铅污染会严重影响植物（作物）种子的萌发、生长发育及结实等过程,进入食物链会严重损伤人的神经、免疫及生殖系统,且具有累积性。土壤重金属包括铅污染的植物修复被认为是廉价且最具潜力的重金属污染土壤修复技术。现有公认的重金属富集植物普遍存在生物量小、生长周期长等特点,筛选和创制耐受Pb污染的富集植物并解析其内在的富集和耐受机制具有重要的实践和理论价值。 前期对多种植物铅耐受性筛选评价中发现,苦荞属于高耐铅的植物。苦荞具有地域适应性强,生育期短、生物量丰富等特点,是潜在可用于铅污染修复的植物。目前尚未有苦荞Pb耐受性及富集的系统研究报道,对其响应铅胁迫的代谢途径及基因表达调控机制尚待揭示。本研究以苦荞“九江苦荞”为材料,在利用透射电镜比较Pb在苦荞不同组织定位及重金属含量测定的基础上,采用Illumina测序技术分析铅胁迫苦荞叶片的高质量转录组数据,鉴定与铅耐受机制相关的关键基因和途径,并利用重金属耐受缺陷的酵母中的过表达以及拟南芥突变体中基因的过表达验证基因的功能,旨在为植物修复提供理论依据。主要研究结果...

【文章页数】：150 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图2-1不同浓度铅胁迫处理对苦荞生长的影响

土壤中有效浓度的铅首先通过根系进入植物体内不同的组织部位,继而影响植物的生长状态,主要症状有生长发育迟缓、叶片颜色加重(深绿色)或者枯萎变黄,最终导致植株提前死亡。我们通过不同浓度(0、1000、2000、5000和10000mg/kg)的Pb(NO3)2对生长约15d的幼苗....

图2-2铅胁迫处理下苦荞不同组织中超微结构

这表明,在铅处理下,土壤中的铅离子被运输至根系的细胞间隙,未能跨过细胞壁和膜过入到根系的细胞内;然后通过茎被运送至苦荞的叶片中。铅进入到叶片组织,被跨膜转运至细胞内部,最终存储于叶片细胞的液泡中。2.3.3铅在苦荞不同组织中含量

图2-3不同浓度铅胁迫下苦荞各组织鲜重和铅含量

待苦荞植株成熟(种子灌浆饱满),收集不同浓度处理下的各组织部位,进行鲜重的测量,记录数据;并对烘干后的样品进行铅含量的测定(由于种子中未测到铅含量,因此数据未列出,在本试验中不作比较)。与对照组相比,铅处理下的苦荞植株叶片鲜重随着铅浓度的增加而逐渐减少;茎的鲜重减少程度对比叶片较....

图2-4不同浓度铅处理下苦荞叶片中脯氨酸、MDA、GSH含量和SOD和CAT活力A:脯氨酸含量;B:MDA含量;C:GSH含量;D:SOD活力;E:CAT活力;每组三个生物学重复,数据为平均值±标准偏差(P<0.05)。

可溶性糖和可溶性蛋白是植物体内渗透压调节的重要物质,同时也为植物的代谢提供了营养和能量的来源。如图2-5所示,随着铅胁处理浓度的增加,叶片中的可溶性糖和可溶性蛋白的含量均有不同程度的增加。铅处理浓度在1000mg/kg时,可溶性糖和蛋白的含量显著升高;铅处理浓度增加一倍至200....

本文编号：4029874