镉胁迫下硅对不同品种水稻镉积累的影响

为明确施硅条件下不同品种水稻对镉的响应,在中和硅酸钠碱性和消除钠离子影响的基础上,通过盆栽试验研究镉胁迫下硅对两个品种水稻镉积累的影响。结果表明:水稻对镉毒害的响应存在明显的基因型差异,与对照相比,镉胁迫下"辽星19"和"辽粳9"的生物量和产量均极显著降低(p0.01),生物量分别降低20.79%和24.94%,产量分别降低21.50%和34.31%;水稻糙米中镉含量极显著增加(p0.01),分别是各自对照处理的46.94倍和35.27倍;"辽星19"镉的转移系数和富集系数也都高于"辽粳9"。镉胁迫下,施硅显著提高水稻的生物量和产量,降低糙米镉的含量和镉的转移系数与富集系数;其中"辽星19"生物量增加8.75%～10.00%、"辽粳9"增加4.40%～20.06%,"辽星19"和"辽粳9"稻米的转移系数分别降低30.17%～57.76%和45.25%～72.07%;富集系数分别降低24.63%～58.77%和40.11%～63.81%;当施硅量(以SiO_2计)大于100mg·kg~(-1)土时,"辽粳9"糙米中镉含量已能符合国家食品污染物限量标准安全要求。施硅不能改变不同品种水稻对镉胁迫响应的差异,但可在一定程度上抑制水稻对隔的积累;选用镉低积累品种,施用适量硅的情况下,可实现镉污染稻田水稻的安全生产。     

镉胁迫对洋常春藤生长及生理特性的影响

以当年生洋常春藤扦插苗为研究对象,用CdCl_2溶液对其进行镉胁迫处理,研究不同浓度镉胁迫对其生长形态和抗氧化酶系统的影响。结果表明:在20μmol/L和80μmol/L镉胁迫处理下,洋常春藤生长及生物量累积受影响较小,其根系和节间出现不明显的伸长,超氧阴离子、丙二醛含量差异不显著,但在80μmol/L镉胁迫下,过氧化氢酶和过氧化物酶活性比对照分别升高5和6倍。在400μmol/L镉胁迫下,其株高、节间长、叶片数以及叶生物量与对照相比均显著降低,而超氧阴离子和丙二醛的含量分别比对照增加72.3%和56.2%;可溶性蛋白、脯氨酸含量、抗坏血酸过氧化酶和过氧化物酶活性均显著增加,分别比对照高了约2倍、6倍、2倍和14.7倍,说明此时渗透调节物质的累积及抗氧化酶活性的提高不足以缓解高镉胁迫造成的过氧化伤害。可见,洋常春藤可通过调节部分渗透物质如可溶性蛋白、脯氨酸含量,以及调控抗氧化酶系统中的过氧化氢酶和过氧化物酶活性等来抵抗较低浓度的镉胁迫。     

不同浓度镉·铅胁迫对红麻生长的影响

[目的]为红麻杂交一代F1应用和铅、镉耐性植物的筛选提供理论依据。[方法]以红麻细胞质雄性不育系P3A、恢复系992及杂交种F1为材料,采用盆栽试验法,设定不同浓度Cd2+、Pb2+处理,研究红麻的生长效应及其对不同浓度镉、铅胁迫的反应。[结果]重金属胁迫显著抑制了红麻的生长,影响红麻的生物量(茎叶干重、根干重、根冠比)及干物质的分配;不同品种红麻对重金属胁迫的耐性存在显著差异;红麻杂交种的生长对重金属胁迫的响应表现出较强的中亲优势和超高亲优势,F1相对亲本的杂种优势在一定范围内随着重金属浓度的提高进一步增强。[结论]在一定阈值内,红麻杂交种在重金属胁迫下的生长表现出比亲本较强的耐性,红麻杂交种在耐重金属方面具有杂种优势。     

烟草NtCCX2基因的克隆与表达分析

以野生型K326土培烟草为试验材料,对NtCCX2基因进行克隆与表达模式分析,明确其在烟草响应镉等胁迫应答中的作用。结果表明,NtCCX2基因全长2 464 bp,CDS区1 926 bp,编码641个氨基酸,具有CCX家族显著的特征,在跨膜区有2个α-重复区域：α1模式基序GNGAPD和α2模式基序G(N/D)SxGD。NtCCX2基因具有明显的时空表达特性,在幼苗期和旺长期叶中的相对表达量最高,在成熟期根和花中的相对表达量较高。NtCCX2基因启动子含有脱落酸（ABA）等激素信号以及抗逆相关的响应元件,在根和叶中的表达除了受干旱、盐和镉胁迫诱导外,还对ABA、茉莉酸甲酯（MeJA）和乙烯利产生不同的响应。其中,ABA处理2 h后,NtCCX2基因在根中相对表达量是0 h的3.7倍;MeJA处理8 h后,叶中NtCCX2基因相对表达量是0 h的2.1倍;乙烯利处理2 h后,NtCCX2基因在根和叶中相对表达量均增加。降镉灵等降镉药剂能够下调该基因的表达。     

利用烟草的cDNA酵母表达文库筛选镉胁迫相关基因

为了鉴定烟草在重金属镉胁迫处理下的功能基因,构建烟草cDNA酵母表达文库,并利用镉敏感的突变株对文库进行初步筛选。首先将烟草幼苗进行重金属胁迫处理,然后取幼根提取总RNA并纯化mRNA,采用SMART技术反转录成双链cDNA,将cDNA与入门载体pDONR222的同源重组区连接,再转到酵母表达载体pDEST22上,构建了Gateway技术兼容的酵母cDNA表达文库。经检测,构建的cDNA酵母表达文库滴度为4.32×106 cfu/mL,库容量为0.86×107 cfu,平均插入片段长度大于1kb,文库质量较高。通过镉敏感酵母突变株Δycf1筛选烟草重金属镉胁迫相关基因,获得酵母单克隆70个。经分析可知,其涉及到谷胱甘肽转移酶、铜分子伴侣及甲硫蛋白等24个不同蛋白基因,初步鉴定为烟草应答重金属镉胁迫的候选基因。     

不同基因型烤烟对镉、铅富集特征评价

重金属镉、铅易在烟叶中富集,影响烟株生长,并通过抽吸过程进入人体,危害人类健康。为探讨豫西地区不同基因型烟草对重金属镉、铅的富集特征,筛选出烟叶原料安全的优良品种,以豫西烟区15个基因型烤烟为材料,采用水培试验研究不同水平镉(0、5、10、20 mg/L)、铅(0、20、50、100 mg/L)胁迫下不同基因型烤烟生物量、重金属含量、耐性指数、重金属积累量及转运系数的差异。结果表明:(1)重金属镉、铅胁迫对不同基因型烟株的生长均表现为低浓度促进,高浓度抑制的现象。(2)不同基因型烤烟对重金属镉、铅污染的响应不同。不同基因型烤烟对镉的积累分配主要在地上部,而对铅的积累分配主要在根部,且对重金属镉的富集和转运能力高于重金属铅。(3)不同烤烟品种对重金属镉、铅的吸收积累能力存在基因型差异。在高镉、铅水平下G15对重金属镉的积累量和转运系数较高,G5对重金属铅的积累量、耐性指数较高,适合作为土壤重金属镉、铅污染的植物修复材料。G2、G10在低镉水平下,镉的积累量较低,适宜在土壤轻度镉污染条件下进行烟叶安全生产。G4、G12在低铅水平下,铅积累量和地上部分铅含量较低,属于铅低积累基因型,可用于轻度铅污染条件下的烟叶安全生产。     

镉胁迫对不同品种烟草生理及生长状况的影响

【目的】研究镉(Cd)胁迫下不同烟草品种的生理响应,为烟草Cd污染控制提供理论依据。【方法】以福建省3个主栽烟草品种翠碧1号、K326和云烟87为材料,研究不同水平Cd胁迫对烟草叶绿素含量、活性氧代谢、叶绿素荧光参数及烟草株高、生物量的影响。【结果】Cd对翠碧1号光合色素含量有促进作用,而对K326和云烟87光合色素含量有抑制作用;随Cd处理水平上升,SOD、POD活性在3个烟草品种中总体表现为先升后降,MDA含量均比对照增加,但无显著差异。烟草叶片光合反应中心的活性显著下降,Cd胁迫对K326光合活性的抑制作用最明显。低水平Cd处理促进翠碧1号和云烟87的生长,高水平Cd处理则抑制其生长;K326在不同水平Cd处理下均被抑制,在3个烟草品种中对Cd最敏感。【结论】K326和云烟87对镉胁迫较为敏感,翠碧1号对Cd胁迫的适应性较强,属较耐Cd型。     

印度芥菜BjSMT基因的克隆及抗硒分析

通过同源克隆技术首次克隆了硒富集模式植物印度芥菜的硒代谢关键酶(硒代半胱氨酸甲基转移酶)基因,命名为BjSMT。该基因全长1865bp,包含5个内含子序列和6个外显子序列,共编码346个氨基酸。系统发育树分析显示该基因与芸薹属甘蓝(Brassica oleracea L.)亲缘关系最近。qPCR分析发现,在低浓度硒处理下,BjSMT基因转录水平迅速提升后达到平稳,在12h达到峰值,约是对照的2.62倍。对转BjSMT烟草Na_2SeO_3胁迫研究发现,在0~240μmol/L不同Na_2SeO_3浓度胁迫下,BjSMT过表达烟草的长势明显优于转空载体烟草,在120μmol/L胁迫浓度下差异最大,株高、鲜重、谷胱甘肽过氧化物酶活性等差异最显著。表明,BjSMT可迅速增强表达响应环境硒胁迫,在植物中过表达BjSMT可显著提高其耐硒能力,为更深入研究印度芥菜富硒机理及转基因应用奠定了基础。     

外源硅及水杨酸对镉胁迫下烟草幼苗生长和生理特性的影响

为了探究外源硅和水杨酸复合处理缓解烟草幼苗镉胁迫的协同效应,采用营养液水培法,以烟草品种NC89为试验材料,研究了单独和复合施用外源硅、水杨酸对100μmol/L镉胁迫下烟草幼苗生物量、镉积累、抗氧化酶活性、叶绿素含量和光合特性的影响。结果表明:外源硅、水杨酸单独和复合处理均能促进镉胁迫下烟草幼苗生长、降低镉积累量、提高光合特性,其中以外源硅和水杨酸复合处理效果最好,烟草幼苗根、茎、叶生物量、叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)分别较镉胁迫处理显著提高了186.01%、122.08%、125.02%、326.39%、200.00%和527.88%,根、茎、叶镉积累量及胞间CO2浓度(Ci)则分别显著降低了90.01%、87.25%、90.91%和59.85%。在改善镉胁迫下烟草幼苗抗氧化能力和叶绿素含量方面,外源硅及水杨酸复合处理亦发挥积极作用,但以水杨酸单独处理效果最好,其中烟草幼苗MDA含量、SOD、POD和CAT活性分别较镉胁迫处理显著降低了41.21%、31.36%、32.37%和22.55%,叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量则分别显著提高了80.08%、132.53%和165.73%。综合来看,外源硅及水杨酸复合施用能有效缓解镉对烟草幼苗的毒害,在降低镉积累、提高生物量和光合作用能力方面发挥协同增效作用。     

烟草与紫苏、罗勒及其远缘杂种F_1酯酶同工酶分析

利用远缘杂种8611×17Q与紫苏、Hicks与罗勒的杂交子代F1及其亲本进行酯酶同工酶对照分析。结果表明:两杂交组合8611×17Q与紫苏、Hicks与罗勒杂交子代F1的酶谱特征主要偏向于母本烟草,在其酶谱中发现都含有双亲同源的酶带和新增的双亲不含有的特异酶带,在Hicks与罗勒杂交组合子代酶谱中还发现了缺失了其母本的a1,c3酶带。通过以上同工酶分析,证明了两个杂交子代中分别传入了其父本药用植物紫苏与罗勒的遗传物质。此研究为远缘杂交种真伪鉴定提供一种简单有效的方法。