2种丛枝菌根真菌和侧柏共生及耐铅机制研究

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:skdjflskdj
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
重金属污染问题日益严峻,严重影响人类健康,破坏环境并影响生态平衡。通过丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)与植物联合修复土壤重金属污染,有利于污染区的稳定发展,改善生态环境,且菌根与植物的联合应用能够显著促进宿主植物的生长,提高对逆境的抗性,进而缩短植物修复周期,提高修复效率。然而,AMF提高植物重金属耐受性的机制还未完全了解,不利于开发AMF在生物修复中的潜能。本研究通过分析AMF与侧柏(Platycladus orientalis)的共生及在铅(Pb)胁迫下对侧柏的生长状况、活性氧稳态和谷胱甘肽转移酶基因表达等方面的影响揭示AMF提高侧柏耐Pb性的机制。主要结果如下:1.2种AMF与侧柏的共生研究2种AMF均能够与侧柏形成共生,接种2周后菌根侵染率超过80%;2种AMF的菌根侵染强度(M%)和丛枝丰度(a%)由相对较低水平持续增长,R.intraradices的M%和a%的增长范围为4.95%~14.95%和10.54%~46.63%;F.mosseae的M%和a%的增长范围为4.63%~18.74%和23.38%~49.11%,接种4周后趋于稳定。接种2周、4周和6周后,侧柏地上和地下部分生物量变化均不显著;接种R.intraradices和F.mosseae均显著提高侧柏磷(P)含量,分别为57.99%和90.14%,67.44%和121.98%,64.06%和145.51%;2种AMF均可提高侧柏叶绿素含量,其中接种F.mosseae效果优于R.intraradices。表明2种AMF能够与侧柏形成共生关系,在6周内改善侧柏的P营养状况及提高光合作用,且F.mosseae与侧柏的选择适应性更佳。2.AMF增强侧柏耐Pb性的机制研究Pb胁迫显著降低菌根侵染强度和丛枝丰度,接种AMF能够促进侧柏的生长并增强侧柏对重金属Pb的固持作用,且降低侧柏的Pb转运系数(TF)。同时,接种AMF能够显著提高Pb胁迫下侧柏的根系活力、叶绿素总含量以及地上和地下部分P含量,一定程度上改善Pb胁迫下侧柏的生长状况。与不接种相比,R.intraradices显著提高Pb胁迫条件下侧柏根系活力(21.79%~27.06%)、叶绿素总含量(44.91%~54.41%)、地上(108.40%~159.60%)和地下(38.35%~84.24%)部分的P含量;而接种F.mosseae对Pb胁迫下侧柏的根系活力、叶绿素总含量、地上和地下部分P含量分别提高14.15%~24.64%,31.59%~66.44%,128.91%~218.74%和49.02%~87.99%。此外,接种AMF有利于提高侧柏抗氧化酶系统中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和谷胱甘肽转移酶(GST)活性、ASA-GSH循环循环转运效率。与不接种相比,接种R.intraradices显著降低Pb胁迫下侧柏地上部分H2O2含量(17.71%~32.45%)和MDA含量(19.71%~22.11%)及地下部分H2O2含量(6.54%~15.38%)和MDA含量(8.95~28.11%);接种F.mosseae显著降低Pb胁迫下侧柏H2O2和MDA含量,地上部分降低20.66%~37.49%和15.03%~30.51%,地下部分降低16.75%~18.34%和10.75%~28.75%。结果表明,接种AMF有利于侧柏在Pb胁迫下的生长并维持活性氧稳态,减少其生长过程中的氧化损伤,有效减轻重金属毒害,从而增强侧柏的耐Pb能力。3.侧柏根谷胱甘肽转移酶(GST)基因的克隆、生物信息学分析和表达分析克隆得到2个GST家族基因PoGST1和PoGST2。序列分析表明,PoGST1基因开放阅读框(ORF)为696 bp,预测编码231个氨基酸,蛋白分子量为56.7 k Da,理论等电点是5.17;PoGST2基因的ORF为672 bp,预测编码223个氨基酸,蛋白分子量为55.2 k Da,理论等电点是5.17。q RT-PCR(quantitative real-time,PCR)结果表明:Pb胁迫下,侧柏地下部分PoGST1和PoGST2基因显著下调,而R.intraradices和F.mosseae调控侧柏地下部分PoGST1和PoGST2响应重金属Pb胁迫上调,在500、1000和2000 mg×kg-1 Pb胁迫下PoGST1和PoGST2基因表达量均高于不接种,表明在一定浓度Pb胁迫下接种AMF可以提高PoGST1和PoGST2的表达量。综上所述,AMF与侧柏形成共生,有利于侧柏的生长,增强侧柏根系对重金属Pb的固持作用,降低Pb转运系数。同时,接种AMF能够在一定程度上缓解根系受损、提高营养状况和光合作用。此外,AMF通过改善ASA-GSH循环转运效率和提高循环的关键酶(GST)活性,实现对植物细胞中活性氧的清除,减少其生长过程中的氧化损伤,有效减轻重金属毒害。本研究对AMF在Pb污染地区侧柏育苗造林、生态修复及可持续林业生产中提供了理论基础。
其他文献
丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)在自然生态系统中广泛分布,在植物抵抗铅胁迫方面发挥积极作用。AMF侵染植物后形成直径仅有数微米的根外菌丝,根外菌丝高度分枝,有效增加了与土壤的接触面积,促进寄主植物对水分及矿质元素的吸收。然而,以往针对AMF调控宿主植物铅吸收的盆栽试验中,植物根系与AMF根外菌丝生长在一起,不能明确菌根植物根系铅离子吸收是否来自AMF
学位
稻曲病(rice false smut),是由稻曲病菌Ustilaginoidea virens(有性态Villosiclava virens)引起的水稻穗部病害。现今稻曲病在世界各个水稻产区均有发生,并且造成了严重经济损失。本文通过比较转录组的方法,对接种稻曲病菌YC11-6的抗感病水稻品种花器进行转录组测序,发现了水稻-病原物互作过程中基因水平的变化;并且对稻曲病菌毒素合成相关基因的功能进行了
学位
核盘菌是一种重要的病原真菌,其寄主范围广泛,由其引起的作物菌核病可造成作物大幅度减产,带来巨大的经济损失。由于抗病品种难以培育,化学药剂抗药性产生,核盘菌防治困难,目前研究者们着力于此病害的生物防治。真菌病毒是一类侵染真菌并在真菌体内完成复制的病毒,广泛存在于真菌中。本实验室在核盘菌菌株AH98中发现了核盘菌单股负义链RNA病毒1(Ss N SRV-1),这是在真菌中发现的首例负链RNA病毒。该病
学位
由稻曲病菌侵染水稻穗部引起的病害被称为稻曲病,该病害在世界各大水稻种植区均有发生,并且成为危害水稻的主要病害之一。近年来我国稻曲病发生日趋严重,对水稻的生产和粮食安全造成了严重的威胁,因此,预防和控制稻曲病已经成为保障我国水稻生产以及粮食安全的重要任务之一。目前对稻曲病菌的侵染过程、病害流行及毒素的研究取得了一些进展,但对其致病机制研究较少。病原菌在侵染过程中,通过分泌效应子来抑制或调控寄主细胞的
学位
热处理木材在改性处理木材市场上占据较大份额,有助于改善木材材色和尺寸稳定性,但对木材的力学强度存在负面影响。当热处理木材用于承重结构时,检测其力学强度是十分必要的,因此探索一种快速、准确检测热处理木材力学强度的无损检测方法具有重要意义。本研究分别以毛白杨(Populus tomentosa Carr.)木材和云杉(Picea asperata Mast.)木材为试验材料,在空气、氮气、水蒸汽等不同
学位
批评家们正以锋利的理论目光审视当下的日常生活纹理,但作为一种近年来迅猛发展、热度不减的文化现象,网购狂欢节却备受理论界冷落。作为消费文化的产物,通过商家各种促销经营手段,人们对降价商品青睐有加、趋之若鹜,进而对这种日常的网购狂欢似乎给予了更高的容忍度。与传统意义上的节日相比,符号消费、情绪安全阀、理想自我、提前消费等关键词为网购狂欢节贴上“文化贫血症”的标签。简单地将网购狂欢节视作消费文化与节日意
期刊
花椒是我国重要经济树种,根据商品成熟期果皮颜色可以分为青花椒和红花椒。青花椒果皮呈青绿色;红花椒果皮呈红色。花椒果皮色泽是花椒品质等级的重要指标,花青素的积累是花椒颜色变红的主要原因。目前对花椒中花青素合成关键基因和表达模式尚未阐明,研究花椒花青素生物合成相关基因对于花椒种植资源质量提升具有重要意义。本文对不同时期青红花椒果实进行转录组学和代谢组学分析,研究发现:(1)黄酮和黄酮醇是花椒主要类黄酮
学位
花椒属(Zanthoxylum L.)植物广泛分布于热带和亚热带地区,属于芸香科(Rutaceae)。据统计,花椒属植物在全球约有250个种,而我国就有45个种,其中包括13个变种,主要分布于我国的四川、贵州、甘肃、陕西等地。花椒最早在我国被发现,并且我国也是最早使用和栽培花椒的国家。同时,花椒作为传统的香辛料和中药材深受人们的喜爱。然而,我国野生花椒和栽培花椒之间的亲缘关系及地理起源尚不清楚,不
学位
栓塞脆弱性分割是植物重要的抗旱机制,对维持植物的水力安全性具有重要意义。目前对该假说的验证多集中于种间水平,在种内整体水平上的检验比较匮乏。本研究以快速(K)、中速(Z)、慢速(M)三种生长速率类型的四年生白杨杂交子代[Populus alba‘I-101’×(P.alba×P.glandulosa‘84K’)]为研究材料,每种子代选3-6棵单株,测定其地上部分生物量(AGB)、中午叶水势(Ψmi
学位
油菜根肿病是由芸薹属根肿菌(Plasmodiophora brassica Woron)侵染引起的病害,导致油菜减产甚至绝收。目前,油菜根肿病在我国呈爆发态势,对油菜产业造成巨大冲击。国内外研究普遍认为,选育抗病品种是防治根肿病最经济有效的途径。在众多杂种优势利用途径中,隐性细胞核不育因其不育性稳定彻底、不存在胞质负效应、配组灵活等优点在杂交油菜生产中得到广泛应用。因此,本实验拟以含根肿病抗病位点
学位