【摘 要】
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重金属镉污染问题已严重威胁粮食安全和人体健康,寻求一个有效降低镉污染的办法已势在必行。近年来,科学研究证实了植物修复技术能有效安全地处理土壤污染问题。油菜是中国广泛栽培的主要油料作物之一,也是Cd污染土地修复的潜在植物资源之一,选育合适的油菜耐镉品种,对农业生产和生态环境有很大意义。基于全基因组关联分析得到的甘蓝型油菜镉胁迫相关候选基因,本研究以拟南芥和甘蓝型油菜为材料,验证了其中11个基因,主要
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重金属镉污染问题已严重威胁粮食安全和人体健康,寻求一个有效降低镉污染的办法已势在必行。近年来,科学研究证实了植物修复技术能有效安全地处理土壤污染问题。油菜是中国广泛栽培的主要油料作物之一,也是Cd污染土地修复的潜在植物资源之一,选育合适的油菜耐镉品种,对农业生产和生态环境有很大意义。基于全基因组关联分析得到的甘蓝型油菜镉胁迫相关候选基因,本研究以拟南芥和甘蓝型油菜为材料,验证了其中11个基因,主要研究结果如下:1.将研究的甘蓝型油菜基因与拟南芥中同源基因比对,进行功能注释分析,发现拟南芥中的同源基因At NRT1.8、At ALDH2B4和At ARF1都调控镉离子代谢,其他基因调控不同酶类物质,参与细胞抗氧化反应。其中Bna A09g32780D是一个具体功能未知基因,可能与膜转运有关。2.以哥伦比亚型拟南芥为实验材料,将10个甘蓝型油菜镉积累候选基因构建过表达载体转入其中。获取转基因阳性种子后进行表型鉴定,主要考察了镉胁迫后植株鲜重和根长等性状,结果显示Bna C03g65260D（Bn GSTF14）基因过表达植株的表型与野生型拟南芥和空白对照组差异显著。3.为进一步验证过表达植株对镉胁迫的响应,我们测量了阳性株系内镉离子含量。结果显示Bna C03g65260D（Bn GSTF14）、Bna A09g32780D和Bna C05g01540D（Bn GSTF7）阳性株镉处理前后,单位重量幼苗内镉离子含量相差20-30μg,呈显著性差异。4.我们还构建了Bn Nramp5基因的CRISPR/Cas9敲除载体,在甘蓝型油菜中验证其对镉胁迫的响应模式。总之,该研究发现了Bn GSTF14和Bna A09g32780D可以显著降低植株体内的镉离子含量,Bn GSTF7可以提高植株的耐镉性。Bn GSTF14和Bn GSTF7同属于谷胱甘肽S-转移酶,和镉离子的螯合解毒有关;Bna A09g32780D是一个功能未知基因,和跨膜运输有关。
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