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林科院亚林所卓仁英:Cd高积累与低积累柳树耐Cd机制的研究|NMT重金属创新平台

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[成果与文献分享]

林科院亚林所卓仁英:Cd高积累与低积累柳树耐Cd机制的研究|NMT重金属创新平台

 楼主| xuyue_2017 发表于 2020-11-12 15:36  
查看: 23349|回复: 0|显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 xuyue_2017 于 2020-11-13 09:03 编辑

NMT作为生命科学底层核心技术,是建立活体创新科研平台的必备技术。2005年~2020年,NMT已扎根中国15年。2020年,中国NMT销往瑞士苏黎世大学,正式打开欧洲市场。
基本信息
主题:Cd高积累与低积累柳树耐Cd机制的研究
期刊:Tree Physiology
影响因子:3.477
研究使用平台:NMT重金属创新平台
标题:Transporters and ascorbate–glutathione metabolism fordifferential cadmium accumulation and tolerance in two contrasting willow genotypes
作者:中国林业科学研究院亚热带林业研究所卓仁英、韩小娇

检测离子/分子指标
Cd2+

检测样品
50日龄柳树根(距根尖0、200、400、600、800、1000、1200、1400、1600 μm的根表上的点)

中文摘要(谷歌机翻)

柳柳是低镉(Cd)累积柳(LCW),而其栽培品种柳柳(Salix matsudana var)。松达纳河umbraculifera Rehd。是一种高Cd积累和耐受性的柳树(HCW)。两种柳树种中镉差异累积和耐受性的生理和分子机制了解甚少。在这里,我们证实了从Cd到芽的从根到芽的Cd转运能力差异导致了这两种柳型基因在其地上部分的Cd累积差异。Cd的累积优先发生在运输途径中,Cd主要位于液泡,细胞壁和通过在组织和亚细胞水平上的镉位置分析,在HCW树皮中的细胞间空间。比较转录组分析显示,几种金属转运蛋白基因(ABC转运蛋白,K+转运蛋白/通道,黄色条纹状蛋白,锌调节转运蛋白/铁调节转运蛋白)的表达更高类蛋白等)参与了HCW的根吸收和转运能力;同时,抗坏血酸-谷胱甘肽的代谢途径在Cd排毒和Cd蓄积器HCW的更高耐受性中起着重要作用。这些结果为进一步了解木本植物中Cd积累的分子机制奠定了基础,并为分子辅助筛选木本植物品种进行植物修复提供了新的见识。

离子/分子流实验处理方法

100 μM CdCl2处理低镉积累型柳树(LCW)和高镉积累型柳树(HCW)24h

离子/分子流实验结果


用NMT进一步比较了两个基因型柳树根系Cd的吸收。CdCl2处理24小时后,两种基因型柳树根尖距顶端0-1800µm处的Cd2+净流入量稳定(图a),0-800µm处的净Cd2+流入量相对较高。LCW和HCW的最大净Cd2+流入量在400µm处升高(图a)。两种基因型间Cd2+内流有明显差异(图b和c)。HCW根系Cd2+内流比LCW高1.83倍,说明HCW根系对Cd的吸收能力高于LCW。

其他实验结果

  • HCW根对Cd胁迫的耐受高于LCW的根。
  • 两种柳树基因型在镉的转运因子方面存在显著差异。
  • 镉位于组织水平和亚细胞水平。
  • 嫁接实验证明,该方法能有效地将Cd从根向茎部输送。
  • 通过比较转录组分析,确定了重金属转运体对Cd吸收和转运的差异。
  • HCW的特征是具有一个主要的AsA-GSH代谢途径。

结论

通过形态生理学和转录组学的比较分析,确定了两种不同柳树基因型对Cd的耐受性、积累和分布。HCW比LCW具有更高的Cd耐性和积累能力。两个柳树基因型间Cd积累量的差异与负责Cd吸收和根-茎转移的转运蛋白差异表达有关。此外,与AsA-GSH代谢途径相关的关键基因、代谢产物和酶活性在HCW的Cd解毒和耐受中起着重要作用。总之,本研究不仅为进一步了解木本植物中镉积累的分子机理奠定了基础,而且为筛选木本植物进行植物修复提供了新的思路。

离子流实验使用的测试液

0.1 mM CdCl2,pH 6.0

关键词:马尾柳 松达纳河 伞状镉胁迫,积累和解毒,比较形态生理和转录组,AsA–GSH代谢途径


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