何振艳[1]2004年在《植物对重金属砷和镉胁迫适应的分子机理初探》文中研究指明随着现代工业的发展，重金属污染日趋严重。重金属污染引发的环境和健康问题在许多国家都有报道，我国的重金属污染状况也不容乐观。土壤和水体中的重金属污染可以通过食物链进入人体，对人类健康造成很大的危害，如诱发癌症和畸胎等。植物修复是一种利用植物对重金属或有机污染物的超富集能力清除或减低污染的环境生物技术。植物修复的生物学机制的研究为这项技术走向实用化奠定了基础。植物修复近期的进展可能来自于可更有效地富集重金属的植物品种的选择、土壤条件的改善等；但长远看来，植物修复技术的巨大进步将取决于新的可更好地抵抗重金属或降解有机毒物的基因的鉴定和克隆，并通过转基因技术创造一批新的植物品种，如可迅速大量富集重金属的高生物量的用作环境净化的植物，以及可排拒重金属吸收的粮食、蔬菜和水果等作物。本研究针对砷污染的植物修复机制，以超富集砷的凤尾蕨属植物--蜈蚣草为试材取得了如下进展：1． 以从砷污染地区采集的蜈蚣草(Pteris vittata L．)为植物材料，利用抑制消减杂交(SSH)分离了经砷诱导处理与其对照间表达有差异的cDNA片段，以期得到与砷富集密切相关的基因。其中筛选到的一个cDNA片段与ABC transporter(ATP-binding cassette transporter)有较高的同源性。通过RACE方法对该基因进行了克隆，并进行了初步的结构和功能分析。结果表明所获得的PvABCT1(Accession No．AY496966) 为一全长cDNA，长度为2165 bp，其中开读框架为1791 bp，编码597个氨基酸。该基因所编码的蛋白中含有2个ABC transporter特性结构域，1个ATP-binding cassette和2个ATP／GTP结合位点(P-loop)，没有明显的跨膜区。2． 对蜈蚣草在砷胁迫下PvABCT1基因的表达模式进行了研究。转录水平分析表明PvABCT1的表达受砷的诱导。进一步通过PvABCT1-GFP融合基因在洋葱细胞中的表达进行亚细胞定位，结果显示该基因可能定位于细胞质中。3.为了研究所克隆的尸vABCTI基因的功能，本研究构建了PvABCTI的酵 母表达载体，把该基因转入因ACR了基因缺失而对砷敏感的酵母突变株。 酵母功能互补实验表明尸侧BCT]不仅不能与ACR了基因功能互补，反而 使酵母对砷的敏感性增加，同时酵母细胞中的砷含量较未转化的酵母细 胞增加。即在转入尸vABCTI后，酵母细胞吸收了更多的砷。这暗示该 基因与娱蛤草中砷的高吸收有关。 针对食品重金属污染问题，本研究探讨了减低蔬菜对重金属吸收的方法及其作用机理，取得了如下进展: 1.研究了钙离子和铜离子对锡离子胁迫下生菜种子萌发和植株生长的影 响，结果表明在种子萌发时外施4 mM CaCI:或0.04m留L La困03)3均可 提高生菜对重金属福的抗性。 2.通过检测0.5 mM CdCI:胁迫下生菜植株中的福含量以及外施钙离子或斓 离子后相应的锅含量，发现4 mM CaCI:可以增加锅胁迫下生菜植株中福 的积累;而0.04m留L La困03)3可以降低锅胁迫下生菜植株中锅的积累。 3.对生菜中植物络合素合酶基因进行了克隆，通过RT一PCR分析以及植物 络合素(phytochelatins，PCs)的检测，探讨了外施钙离子或斓离子对锅 胁迫下生菜植株中植物络合素合酶基因在转录水平的表达量、植物络合 素含量以及福的积累叁者之间的关系。结果表明:4 mM CaC12可以提高 锡胁迫下生菜植株中植物络合素合酶基因在转录水平的表达以及植物络 合素的含量，增加锅的积累;而0.04m岁L La伽03)3虽然同样可以提高植 物络合素合酶基因在转录水平的表达以及植物络合素的含量，却能降低 福胁迫下生菜植株中锅的积累。这暗示外施钙离子可以促进用于重金属 污染环境修复的植物对重金属的吸收，而外施斓离子可以用于降低叶菜 类蔬菜中重金属锅的积累。关键词:砷，超富集，娱蛤草，ABC转运蛋白，尸vABCTI，生菜，锅，钙，斓，植物络合素合酶，LsPC夕I
韩旭[2]2016年在《中华水韭对叁种重金属的富集能力及相关基因的表达分析》文中研究表明随着现代工业的发展,重金属污染正在给人类生活带来越来越大的影响。土壤重金属污染严重干扰植物生长,甚至造成植被退化。更危险的是在食物链的富集作用下,这些进入植物的重金属会被以它为食的动物、微生物摄取,并最终传递到人类体内,这对人类的身体健康是一个重大的隐患。中华水韭(Isoetes sinensis Palmer)是一种古老石松类植物,也是在我国最早发现的水韭属(Isoetes L.)植物。因其起源古老和进化特殊,在系统演化上具有很高的研究价值。但是由于其自身生存特性以及人类活动的影响,中华水韭目前处于极度濒危的状态,被列为国家一级濒危植物。前期研究发现中华水韭对铅有很强的耐受性和较高的吸收能力,为进一步探究其他重金属胁迫对中华水韭的影响,本试验选择环境污染中较严重的镉、汞、铬叁种重金属盐CdCl2、HgCl2和K2Cr2O7对中华水韭进行胁迫处理,浓度参照《中华人民共和国国家标准土壤环境质量标准》(GB15618-1995)中叁级污染进行设定。测定被处理植物各个部分的叁种重金属含量、叶片抗氧化酶活性以及7条差异表达基因片段的表达量,为研究中华水韭的濒危机制和耐重金属机理奠定基础。试验结果发现:1)重金属Cd、Hg和Cr可以通过中华水韭的根系及叶片进入体内,根部进入的重金属可以向上运输至叶片和块茎。2)中华水韭的叶片对重金属Cd、Hg和Cr都有很强的吸收作用。在1mg/L的CdCl2溶液中和1.5mg/L的HgCl2溶液中培养10天之后,直接接触污染液的叶片Cd含量和Hg含量分别达到255.20mg/kg(干重)和120.12mg/kg(干重),而在400mg/L的Cr溶液中处理的中华水韭,叶片中Cr的含量高达22155.89mg/kg(干重),这个含量比相同处理中根部的Cr含量还要略高一些。Cd和Hg胁迫植株的生长状态没有明显的变化,但Cr胁迫下的中华水韭的生长却受到了比较严重的抑制。3)中华水韭叁种抗氧化酶活性在Cd和Hg胁迫下都有上升,这对提高中华水韭对重金属的抗性有重要作用。但在Cr胁迫下的植株抗氧化酶整体呈现下降趋势,分析其原因是Cr处理浓度高出中华水韭抗氧化酶体系的承受阈值所致。4)对前期分离得到的7个中华水韭重金属胁迫差异表达基因片段进行表达分析,其中有TDF9、TDF10、TDF11和TDF12在正常情况下表达量非常微弱,但伴随重金属胁迫的进行,目的基因的表达开始逐步增强,在胁迫至72h表达又开始下降。TDF1、TDF2和TDF3在胁迫前有较强表达,胁迫开始后表达迅速下调,后又逐渐上升。上述7个差异表达基因的表达受到重金属胁迫的影响,该结果为进一步研究中华水韭受重金属胁迫的分子机理提供研究基础。
参考文献：
[1]. 植物对重金属砷和镉胁迫适应的分子机理初探[D]. 何振艳. 中国科学院研究生院（植物研究所）. 2004
[2]. 中华水韭对叁种重金属的富集能力及相关基因的表达分析[D]. 韩旭. 哈尔滨师范大学. 2016