苋菜（Amaranthus mangostanus L.）累积土壤镉关键基因的克
发布时间：2021-04-13 19:21
近年来,农田遭受镉（Cd）污染问题日益突出,严重影响农作物正常生长及农产品消费安全。通过筛选高/低Cd累积作物品种并分析品种间Cd累积差异的机制,进而采用农艺调控措施降低Cd在作物中的累积是中、低Cd污染农田农产品安全生产的研究热点。本研究通过对种植在Cd污染土壤中的高（Liuye）、低（Quanhong）Cd累积苋菜（Amaranthus mangostanus L.）根际有机酸及根数字表达谱数据（Gene Expression Profile）分析,筛选标志差异代谢物和显著差异表达基因,获得2个根系有机酸分泌关键基因Am ALMT2和Am ALMT7,2个土壤Cd吸收关键基因Am IRT2和Am Nramp6。以它们为目的基因,通过同源克隆获得其全长并分析基因的生物学信息,采用农杆菌介导带有目的基因的重组质粒在洋葱表皮细胞表达,并通过酵母异源表达和拟南芥转基因技术验证了目的基因的功能。进一步探究了氮肥形态对苋菜根部Am ALMT2、Am ALMT7和Am IRT2基因表达量的影响,以期为这些关键基因的调控提供理论依据。主要研究结果如下:（1）土培实验结果显示高累积Cd苋菜品种具有相...
【文章来源】：暨南大学广东省 211工程院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
作物累积土壤镉的关键过程（Fengetal.[42]）
暨南大学博士学位论文21态的Cd容易被根系吸收。高累积Cd品种根和茎叶Cd含量分别是低累积Cd品种的1.53倍和1.95倍，高累积品种的可食部分（茎叶部）Cd含量达0.75mg/kg干重，低累积品种可食部分Cd含量为0.39mg/kg干重。由此可知高累积品种较低累积品种具有更强的Cd累积能力，可能与它的根系参与活化了更多的土壤Cd有密切关系，造成品种间Cd累积差异的原因还可能有根系吸收有效态Cd的能力有关，需要进一步的阐明导致Cd累积差异的原因和机制。图2-1土培苋菜根际pH、根际溶液Cd含量及苋菜Cd含量注：不同大写字母表示品种间相同指标在0.05水平上呈显著差异（p<0.05）。Figure2-1RhizosphericpH,rhizosphericsolutionCd,andCdconcentrationinedibleamaranthNote:Differentcapitallettersindicateasignificantdifferenceatp<0.05betweencultivarsinthesameindex.2.3.2苋菜根际有机酸主要成分及含量分析采用GC-MS解析两个品种根际土壤有机酸并定量分析，并用多元统计分析软件SIMCA对两个品种的有机酸做主成分分析(principalcomponentanalysis)，自动拟合后R2X为0.964，Q2Y为0.945，说明不存在过拟合现象，且都接近1说明该模型稳定可靠，主成分分析结果如图2-2所示，第一成分解释了96.4%的变量，两个品种的有机酸含量存在较大差异，分布距离较远未出现重叠。
暨南大学博士学位论文22图2-2土培苋菜两个品种的根际有机酸主成分分析图（PCA）Figure2-2Principalcomponentanalysis(PCA)scoreplotbasedonorganicacidvariationsinrhizosphericsoilofedibleamaranth两个苋菜品种的土壤有机酸定量分析结果如图2-2所示，在本研究中共解析出17种峰面积较大的有机酸，也就是含量相对较高，可以认为是待研究土壤根际有机酸的主要成分。其中含量相对较高的有乳酸、草酸、谷氨酸、天冬氨酸、棕榈酸、苹果酸、4-羟基丁酸、3-羟基丁酸、肉豆蔻酸和缬氨酸。柳叶苋菜根际土壤中乳酸、3-羟基丁酸、甘氨酸、苹果酸、富马酸、脯氨酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、天冬氨酸、谷氨酸和缬氨酸含量均显著高于低累积Cd品种全红苋菜（p<0.05），检测到草酸含量呈现相反的结果即全红苋菜根际土壤中含量更高，其它有机酸含量无显著差异。结果表明高累积柳叶苋菜根际土壤中羧酸类有机酸含量总体较低累积全红苋菜更高，这就意味着可能参与活化更多土壤中难溶态Cd，可能是导致两个品种Cd累积差异的关键因素。
【参考文献】：
期刊论文
[1]设施菜地土壤镉钝化剂筛选及应用效果研究[J]. 王云丽,石耀鹏,赵文浩,李令仪,乔建晨,王雨薇,梁淑轩,刘微. 农业环境科学学报. 2018(07)
[2]苏南区域农田土壤和大气颗粒中镉和铅含量及对水稻的贡献研究[J]. 徐兰,周敏,袁旭音,汪宜敏,唐豆豆,张晓辉. 生态与农村环境学报. 2018(03)
[3]镉胁迫对意大利苍耳（Xanthium italicum）生长、叶绿素及光合特性的影响[J]. 胡小英,齐淑艳,李瑞莉. 沈阳大学学报(自然科学版). 2018(01)
[4]施氮和干湿灌溉对水稻抽穗期根系分泌有机酸的影响[J]. 徐国伟,陆大克,王贺正,贾付俊,陈明灿. 中国生态农业学报. 2018(04)
[5]多种有机酸对土壤中碳酸镉的活化效应[J]. 魏佳,李取生,徐智敏,周雪芳,杨耀帅,陈柯罕,林欣. 环境工程学报. 2017(09)
[6]湖北大冶镉污染稻田种植模式调整的生态补偿研究[J]. 胡蓉,吴会磊,张一心,郑向群. 土壤通报. 2017(01)
[7]不同Cd污染特征稻田施用钝化剂对水稻吸收积累Cd的影响[J]. 谢运河,纪雄辉,田发祥,吴家梅,刘昭兵,官迪. 环境工程学报. 2017(02)
[8]镉低吸收药用植物品种筛选及农艺措施调控作用[J]. 王志辉,彭美晨,刘湘丹,王朝晖,周日宝. 中药材. 2016(10)
[9]湘北某镇农田土壤―水稻系统重金属累积和稻米食用安全研究[J]. 蒋逸骏,胡雪峰,舒颖,蒋颖,滕青. 土壤学报. 2017(02)
[10]植物中氮素利用及硝态氮转运蛋白的研究进展[J]. 胡春吉,雷宁,邹良平,彭明. 分子植物育种. 2016(08)
博士论文
[1]施用有机肥对设施菜地土壤养分、重金属含量及其分布特征的影响[D]. 乔德波.沈阳农业大学 2014
[2]拟南芥钙信号系统调控低磷胁迫反应的分子机制[D]. 高安礼.河南大学 2014
硕士论文
[1]设施条件下不同施肥对土壤中镉的生物效性的影响[D]. 韩月.沈阳农业大学 2016
[2]镉低积累小白菜品种的筛选[D]. 代成成.华中农业大学 2010
本文编号：3135868
【文章来源】：暨南大学广东省 211工程院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
作物累积土壤镉的关键过程（Fengetal.[42]）
暨南大学博士学位论文21态的Cd容易被根系吸收。高累积Cd品种根和茎叶Cd含量分别是低累积Cd品种的1.53倍和1.95倍，高累积品种的可食部分（茎叶部）Cd含量达0.75mg/kg干重，低累积品种可食部分Cd含量为0.39mg/kg干重。由此可知高累积品种较低累积品种具有更强的Cd累积能力，可能与它的根系参与活化了更多的土壤Cd有密切关系，造成品种间Cd累积差异的原因还可能有根系吸收有效态Cd的能力有关，需要进一步的阐明导致Cd累积差异的原因和机制。图2-1土培苋菜根际pH、根际溶液Cd含量及苋菜Cd含量注：不同大写字母表示品种间相同指标在0.05水平上呈显著差异（p<0.05）。Figure2-1RhizosphericpH,rhizosphericsolutionCd,andCdconcentrationinedibleamaranthNote:Differentcapitallettersindicateasignificantdifferenceatp<0.05betweencultivarsinthesameindex.2.3.2苋菜根际有机酸主要成分及含量分析采用GC-MS解析两个品种根际土壤有机酸并定量分析，并用多元统计分析软件SIMCA对两个品种的有机酸做主成分分析(principalcomponentanalysis)，自动拟合后R2X为0.964，Q2Y为0.945，说明不存在过拟合现象，且都接近1说明该模型稳定可靠，主成分分析结果如图2-2所示，第一成分解释了96.4%的变量，两个品种的有机酸含量存在较大差异，分布距离较远未出现重叠。
暨南大学博士学位论文22图2-2土培苋菜两个品种的根际有机酸主成分分析图（PCA）Figure2-2Principalcomponentanalysis(PCA)scoreplotbasedonorganicacidvariationsinrhizosphericsoilofedibleamaranth两个苋菜品种的土壤有机酸定量分析结果如图2-2所示，在本研究中共解析出17种峰面积较大的有机酸，也就是含量相对较高，可以认为是待研究土壤根际有机酸的主要成分。其中含量相对较高的有乳酸、草酸、谷氨酸、天冬氨酸、棕榈酸、苹果酸、4-羟基丁酸、3-羟基丁酸、肉豆蔻酸和缬氨酸。柳叶苋菜根际土壤中乳酸、3-羟基丁酸、甘氨酸、苹果酸、富马酸、脯氨酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、天冬氨酸、谷氨酸和缬氨酸含量均显著高于低累积Cd品种全红苋菜（p<0.05），检测到草酸含量呈现相反的结果即全红苋菜根际土壤中含量更高，其它有机酸含量无显著差异。结果表明高累积柳叶苋菜根际土壤中羧酸类有机酸含量总体较低累积全红苋菜更高，这就意味着可能参与活化更多土壤中难溶态Cd，可能是导致两个品种Cd累积差异的关键因素。
【参考文献】：
期刊论文
[1]设施菜地土壤镉钝化剂筛选及应用效果研究[J]. 王云丽,石耀鹏,赵文浩,李令仪,乔建晨,王雨薇,梁淑轩,刘微. 农业环境科学学报. 2018(07)
[2]苏南区域农田土壤和大气颗粒中镉和铅含量及对水稻的贡献研究[J]. 徐兰,周敏,袁旭音,汪宜敏,唐豆豆,张晓辉. 生态与农村环境学报. 2018(03)
[3]镉胁迫对意大利苍耳（Xanthium italicum）生长、叶绿素及光合特性的影响[J]. 胡小英,齐淑艳,李瑞莉. 沈阳大学学报(自然科学版). 2018(01)
[4]施氮和干湿灌溉对水稻抽穗期根系分泌有机酸的影响[J]. 徐国伟,陆大克,王贺正,贾付俊,陈明灿. 中国生态农业学报. 2018(04)
[5]多种有机酸对土壤中碳酸镉的活化效应[J]. 魏佳,李取生,徐智敏,周雪芳,杨耀帅,陈柯罕,林欣. 环境工程学报. 2017(09)
[6]湖北大冶镉污染稻田种植模式调整的生态补偿研究[J]. 胡蓉,吴会磊,张一心,郑向群. 土壤通报. 2017(01)
[7]不同Cd污染特征稻田施用钝化剂对水稻吸收积累Cd的影响[J]. 谢运河,纪雄辉,田发祥,吴家梅,刘昭兵,官迪. 环境工程学报. 2017(02)
[8]镉低吸收药用植物品种筛选及农艺措施调控作用[J]. 王志辉,彭美晨,刘湘丹,王朝晖,周日宝. 中药材. 2016(10)
[9]湘北某镇农田土壤―水稻系统重金属累积和稻米食用安全研究[J]. 蒋逸骏,胡雪峰,舒颖,蒋颖,滕青. 土壤学报. 2017(02)
[10]植物中氮素利用及硝态氮转运蛋白的研究进展[J]. 胡春吉,雷宁,邹良平,彭明. 分子植物育种. 2016(08)
博士论文
[1]施用有机肥对设施菜地土壤养分、重金属含量及其分布特征的影响[D]. 乔德波.沈阳农业大学 2014
[2]拟南芥钙信号系统调控低磷胁迫反应的分子机制[D]. 高安礼.河南大学 2014
硕士论文
[1]设施条件下不同施肥对土壤中镉的生物效性的影响[D]. 韩月.沈阳农业大学 2016
[2]镉低积累小白菜品种的筛选[D]. 代成成.华中农业大学 2010
本文编号：3135868
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