水稻吸收、运输锌及其籽粒富集锌的机制

 锌是人体必需而又易缺乏的营养元素。在粮食作物可食部位生物强化锌被认为是解决人体缺锌的最有潜力的途径。水稻根吸收锌可分为分泌麦根酸等根系分泌物将土壤颗粒中的金属离子活化和重金属转运蛋白把锌离子转运进植株根部两个过程,ZIP家族基因在后一过程中发挥重要作用。水稻锌在木质部中运输主要以离子态为主,也可同有机酸、尼克酰胺等配体协同运输。地上部锌通过韧皮部再转运到新生组织或装载进入籽粒,水稻韧皮部再转运能力是影响籽粒富锌的关键因素,而锌大量累积在糊粉层中或与植酸等结合后,大大降低了锌的生物有效性。研究粮食作物籽粒富锌机制,利用现代分子生物技术生物强化籽粒中的锌含量,对满足人类锌营养健康具有重要意义。综述了锌在植物体内的生理功能,水稻对锌的吸收、运输和再转运,锌装载进入籽粒,锌在植物体内的分布与赋存形态,以及锌在粮食作物中的生物强化等最新研究进展。     

植物对铜的吸收运输及毒害机理研究进展

铜是植物生长发育必需的微量元素,但过量的铜对植物有毒害效应。因而植物体在长期的进化过程中形成了一套内稳态机制来调控铜离子在细胞中的浓度;既能满足细胞正常代谢对铜的需求又要使细胞免受铜毒害。植物对铜内稳态机理主要涉及植物对铜运输、螯合和区室化作用等方面,以此来达到对铜离子的吸收、分配和解毒的功能。本文综述了植物对铜的吸收运输与解毒的最新进展。     

铜胁迫对海州香薷和紫花香薷根系形态及铜富集的影响

通过水培试验,研究了在不同Cu浓度处理条件下海州香薷和紫花香薷根系形态和植物各器官铜含量、累积量间的差异。结果表明:低浓度Cu处理(<50μmol/L)对海州香薷的生长有一定的促进作用,植株干重、根系长度、根系表面积、根体积和侧根均略有升高。但随着Cu浓度(100～500μmol/L)增加,表现出一定的负效应,海州香薷在500μmol/LCu处理时植株干重、根系长度、根系表面积、根体积和侧根明显受到抑制,与对照相比差异达显著或者极显著水平。紫花香薷在50μmol/LCu处理时根系生长就受到严重抑制,而当浓度再增加时,根系形态的各项指标则无明显变化。海州香薷地上部铜含量明显高于紫花香薷。     

不同锌效率基因型水稻籽粒中矿质元素的原位微区分布研究

 采用同步辐射（SRXRF）结合ICP MS研究了足Zn条件下不同锌效率水稻籽粒中Zn及其他矿质元素的微区分布特征。结果表明SRXRF技术可高效分析水稻籽粒锌等矿质元素的微区分布特征。水稻籽粒中K和Ca元素的分布特征与其余4种元素相关不显著,而Zn、Fe、Cu、Mn元素的含量分布相互间则显著相关;水稻籽粒中K含量最高,移动性也最强,精米中K含量可达颖壳的52.6%~90.6%,而Ca在颖壳中含量最高。其余矿质元素含量最高值均出现在糊粉层;Zn、Fe等元素主要集中在水稻籽粒的胚及糊粉层等外层功能组织,在胚乳中由外向里呈递减趋势。此外,锌高效基因型IR8192在水稻籽粒各部位的Zn含量均低于锌低效基因型二九丰。可见,与锌低效品种相比,锌高效品种仅在低Zn水平下表现出更高的锌吸能力及利用效率,在足Zn条件下并无籽粒富锌特征。     

镉铜复合污染土壤中南方红豆杉的重金属提取效果及根际细菌群落特征

为明确复合重金属污染土壤对南方红豆杉价值的影响,以高经济价值植物南方红豆杉(Taxus wallichiana var. mairei)为研究材料,在田间Cd/Cu复合污染土壤上开展大田试验,采用高通量测序和ICP-MS分析技术,研究了复合污染土壤条件下南方红豆杉根际细菌群落特征和特异细菌群落结构,测定了南方红豆杉各部位重金属的含量。结果表明:南方红豆杉的种植显著降低了根际土壤的细菌α-多样性,改变了根际土壤细菌群落结构,与非根际土壤相比,南方红豆杉的根际土壤细菌群落结构组成明显不同,南方红豆杉根际Alphaproteobacteria纲(Sphingobium、Kaistobacter)、Betaproteobacteria纲(Oxalobacteraceae、Comamonadaceae)、Gammaproteobacteria纲(Acinetobacter)和Bacteroidetes门(Sphingobacteriaceae)尤为丰富。PICRUSt分析表明南方红豆杉根际中有着丰度更高的与转运蛋白、氨基酸代谢、磷酸盐代谢相关的预测功能基因。与非根际土壤相比,南方红豆杉根际土壤的Cd、Cu含量分别显著降低18.8%和55.1%;且南方红豆杉高价值部位重金属Cd和Cu含量偏低,分别是根部的24.8%和30.7%。研究表明,南方红豆杉根际形成了特异细菌群落结构,其对于根际土壤重金属Cd、Cu有良好的萃取效果。