【摘 要】
:
伴矿景天是近些年来发现的一种重金属超富集植物,它对镉、锌、铅具有较强的超积累富集作用,能够在地上部分积累大量的重金属而不表现出毒害症状。但是因其生物量小,生长缓慢限制了其在重金属污染植物修复方面的大规模应用。本研究以伴矿景天为材料,从中克隆到了一个对重金属镉、锌和铅具有转运功能的基因SpHMA2,并通过生物信息学分析、q RT-PCR等技术,研究分析了SpHMA2基因的功能,并将其转化到甘蓝型油菜
【基金项目】
:
广东开源环境科技有限公司“重金属超富集工程植株的创制”项目;
论文部分内容阅读
伴矿景天是近些年来发现的一种重金属超富集植物,它对镉、锌、铅具有较强的超积累富集作用,能够在地上部分积累大量的重金属而不表现出毒害症状。但是因其生物量小,生长缓慢限制了其在重金属污染植物修复方面的大规模应用。本研究以伴矿景天为材料,从中克隆到了一个对重金属镉、锌和铅具有转运功能的基因SpHMA2,并通过生物信息学分析、q RT-PCR等技术,研究分析了SpHMA2基因的功能,并将其转化到甘蓝型油菜K407中,获得重金属超富集转基因油菜。实验结果表明SpHMA2对镉有较强的转运能力,具体研究结果如下:1.以东南景天HMA2基因序列设计引物,以伴矿景天c DNA为模板扩增得到了伴矿景天SpHMA2基因的全长c DNA序列。SpHMA2基因全长为2910bp,编码一个含有969个氨基酸、分子量约为104.3k Da的蛋白质。随后,分别提取镉处理前后伴矿景天的根、茎和叶的RNA,利用q RT-PCR技术进行组织特异性分析。结果显示,在没有镉处理的条件下,SpHMA2基因在叶片和茎部的表达量较高。在镉胁迫处理后,除了老叶,在其他部位的表达量均有显著提升,表明在响应镉胁迫时,该基因主要在茎部和叶片发挥作用。2.使用相关软件预测发现SpHMA2可能是定位于细胞质膜上的蛋白,然后采用拟南芥原生质体和烟草叶片表皮细胞瞬时表达系统实验表明,SpHMA2定位于细胞质膜,为膜蛋白。3.利用镉酵母突变体和大肠杆菌初步研究了SpHMA2对重金属镉的转运活性。发现,在镉胁迫的条件下,与表达空载的酵母转化子相比,表达SpHMA2基因的酵母转化子生长受到更为严重的抑制,而在大肠杆菌中的结果则与酵母相反,我们猜测是因为SpHMA2在酵母内定位与在大肠杆菌内的定位不同。在酵母内,SpHMA2可能错误地定位到了液泡膜上,将本来已经存储在液泡中的镉转运到细胞质中,使其遭受更大的毒害作用。而在大肠杆菌内则可能定位在细胞膜上,将镉排出细胞外,减轻了镉对细胞的毒害作用,这两种实验结果也说明SpHMA2对镉有转运能力。4.利用农杆菌介导的方法侵染转化拟南芥后,我们获得了5个SpHMA2阳性转基因株系。从中选择了3个表达量较高的株系进行镉胁迫处理,通过表型观察发现,在镉胁迫处理下,转基因植株的生长情况要明显强于对照组,表明过表达SpHMA2增强了拟南芥对镉的耐性。同时,通过转基因手段创制了SpHMA2转基因油菜(品种:K407),获得了4个转基因阳性株系。对其中2个株系进行镉处理,通过重金属镉含量测定,我们发现SpHMA2转基因油菜的地上部分镉含量显著高于野生型油菜的镉含量,这表明SpHMA2参与了重金属镉往地上部分的转运。总之,本研究首次从伴矿景天中克隆到一个重金属转运基因SpHMA2,其编码蛋白定位于质膜,对重金属镉具有转运能力,在拟南芥和油菜中过表达SpHMA2,提高了植物对镉胁迫的耐性和向地上部的转运能力。本研究为SpHMA2基因用于重金属污染土壤的修复提供了依据与参考。
其他文献
近年来,随着精准医学和精准治疗研究的不断深入,开发了一系列更具针对性的分子靶向药物。研究证明,植物病毒可作为新型靶向药物传递系统,其毒副作用小,载药量大,又可与CRISPR/Cas9系统结合对人类相关致病基因以及其他微生物相关基因进行精确编辑,从而达到对人类疾病进行精确治疗的目的。因此,以植物病毒的外壳蛋白为载体的靶向制剂的研究,在医疗领域得到广泛关注,成为当今各种疾病治疗药物剂型研究的一大新热点
糖是苹果等水果果实品质的主要组成,其在细胞中的积累与液泡糖转运蛋白的活性密切相关。课题组前期的研究表明,在苹果果实发育过程中,糖转运蛋白ERD6家族多个成员的表达与果糖和蔗糖的积累高度相关,为进一步探明ERD6在果实细胞糖积累中的功能,本论文基于新基因组分析了苹果ERD6家族的表达特性与糖的关系,通过转化番茄验证了MdERDL6在糖积累中的作用,主要结果如下:1.基于苹果新基因组,进一步鉴定了苹果
促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPK)级联信号通路在植物的生长发育以及抗逆抗病中起着非常重要的作用。种子的大小直接关系到作物的产量。迄今,已有多篇报道拟南芥MKK和MPK参与调控种子大小,但是其最上游的MAPKKKs报道极少。本实验室前期筛选出拟南芥中两个编码MAPK级联途径的丝/苏蛋白激酶的基因的T-DNA插入突变造成种子大小改变,其
棉铃虫(Helicoverpa armigera)是一种重要的农业害虫,其食性范围广,可以取食60余种作物和近70种野生植物,世代重叠,为害严重。在传统的棉铃虫防治中,对有机磷和拟除虫菊酯类杀虫剂具有较大的依赖性,而长期不合理使用这类化学农药导致了棉铃虫严重的抗药性。羧酸酯酶是昆虫体内的重要解毒酶,也是介导棉铃虫等害虫对化学杀虫剂产生代谢抗性的重要酶系之一。本文基于棉铃虫WH品系,克隆得到基因结构
麝为亚洲特有经济物种,其雄麝所泌麝香作为传统中药材和名贵香料,具有极高的经济价值。在麝香高额利益驱动下的偷猎活动加上栖息地的破坏,致使我国麝资源从20世纪50~60年代的250万头降至目前的不足10万头。人工养殖是开展麝资源保护并持续获取麝香的有效途径。1958年,麝的人工养殖工作在我国开展,60年来虽已累积了丰富的经验,但依然存在很多问题,如系谱不清和非随机交配。加之建群者数量小和引种困难,近亲
Salt stress affects plant photosynthesis,water relationship and ionic balance through ionic toxicity and osmotic stress.Tomato,one of the important vegetables,is seriously affected by salt stress in i
小麦条锈病和白粉病是我国小麦上最重要的两种病害,培育和种植抗病品种是防治小麦条锈病和白粉病最经济、有效和环保的措施。但是由于我国小麦品种的抗源单一化和病原菌毒性的高度变异性,品种的抗病性在生产实践中往往难以得到持久利用。因此,明确小麦抗条锈病和白粉病的分子机制,对于病害的控制和品种抗性的持久利用都具有重要意义。小麦品种兴民318苗期对条锈病和白粉病表现高抗,通过对其进行蛋白组学分析,从中筛选出了一
蜡蝉科Fulgoridae是半翅目Hemiptera蜡蝉总科Fulgoroidea中比较大的一个类群,分布在世界各大动物地理区,目前全世界已知143属766种(Bourgoin,2018)。该科的种类体大型,体色艳丽,很多种类具头突;此外,该类群的一些种类还是重要的农林业害虫,通过直接刺吸植物汁液,特别是排泄蜜露形成霉菌繁殖,给农林业生产常造成严重的经济损失。目前对蜡蝉科的生物地理研究中很不充分,
RNA沉默是植物中一种保守的抗病毒机制,其以大量病毒来源的小干扰RNA(virus-derived small interfering RNAs,vsiRNAs)的产生为标志,病毒在侵染寄主过程中可通过vsiRNAs靶向寄主转录本以对抗这种防御机制。BYDV-GAV侵染引起的小麦黄矮病导致小麦黄化和矮化症状,对小麦生产造成严重威胁。本研究旨在通过对感染BYDV-GAV的感病小麦品种“小偃6号”中v
本文是关于中国蛾蜡蝉科Flatidae区系的研究论文。文中综述了世界和中国蛾蜡蝉科的研究概况,提出了蛾蜡蝉科分类研究中存在的问题,阐释了本研究目的和意义;介绍了研究材料和方法,总结了蛾蜡蝉科的生物学及经济意义和该科的世界及中国的地理分布概况,对中国蛾蜡蝉科区系进行了研究。1.地理分布研究据统计,蛾蜡蝉科共2亚科14族289属1446种,在世界六大动物地理区中,东洋区分布有107属474种,非洲区8