千穗谷MTP基因家族生信分析及镉胁迫下的表达特征

MTP(Metal tolerance protein)又称CDF(Cation diffusion facilitator),是与金属离子转运相关的一类蛋白。为了研究千穗谷(Amaranthus hypochondriacus L.)MTP基因家族的序列特征和进化关系,预测其不同成员的功能和调控机制,我们以最新的千穗谷基因组为参考,鉴定出9个MTP家族成员,分为Zn-CDF(3个)、Zn/Fe-CDF(4个)、Mn-CDF(4个)3个亚族。所有家族成员均具有MTP转运蛋白的典型结构域Cation_efflux,部分成员还包含1个ZT_dimer结构域。染色体定位显示,9个MTP基因分布在7条染色体上。Cd胁迫下,AhMTP7和AhMTP9在根和叶中的表达均被抑制,AhMTP6在叶中被抑制,在根中却被诱导;其余6个MTP基因均受Cd诱导表达,AhMTP2、AhMTP3仅在叶中被诱导,AhMTP5仅在根中被诱导。顺式作用元件分析结果显示,AhMTP启动子中存在多个逆境响应、生长发育和激素信号的顺式作用元件。miRNA预测分析结果表明,15个miRNA靶向7个AhMTP成员。

外源硒对镉胁迫下黑麦草生长和生理的影响

为明确外源硒对重金属镉胁迫下黑麦草(Lolium multiflorum)的影响,本研究以一年生黑麦草品种“杰威”(Lolium multiflorum‘Jiewei’)为试验材料,分析了施加0.05、0.1和1.0 mg·L-1硒对镉胁迫(60 mg·L-1)下黑麦草株高、根长、电导率(Electrolyte leakage,EL)、丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量、抗氧化酶活性及其基因表达的影响。结果表明:60 mg·L-1镉胁迫下黑麦草株高和根长显著(P<0.05)降低,EL和MDA含量显著升高,同时超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活性显著升高而过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性显著降低,谷胱甘肽还原酶(Glutathione reductase,GR)、谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase,GPX)、锰超氧化物歧化酶(Manganese superoxide dismutase,MnSOD)基因表达量显著下调,而过氧化物体抗坏血酸过氧化物酶(Peroxisomal ascorbate peroxidase,pAPX)和过氧化氢酶(Catalase,CAT)基因表达量则显著上升;施加外源硒后,镉胁迫得到缓解,在硒浓度为0.1 mg·L-1时,株高和根长缓解效果最明显,EL和MDA降低,SOD活性下降以及POD活性上升,抗氧化酶基因表达量也恢复至对照水平,表明施加适宜浓度外源硒可调节抗氧化能力,从而维持细胞膜稳定性和有效缓解镉胁迫对黑麦草的毒害现象,其中硒浓度为0.1 mg·L-1时效果最好。

16份尾穗苋种质萌发期耐镉性综合评价

以16份不同来源的尾穗苋基因型为材料,对0μmol/L(无菌水,CK)和80μmol/L镉胁迫下种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、胚根长和胚芽长等指标进行分析,并采用隶属函数和聚类分析综合评价不同尾穗苋萌发期耐镉性。结果表明,镉胁迫对不同基因型尾穗苋种子萌发期各指标的影响不同。除Acd28外,镉胁迫对尾穗苋种子发芽势和发芽率无显著影响;除Acd132和Acd150外,镉胁迫对尾穗苋种子发芽指数无显著影响;镉胁迫显著降低了活力指数、根长以及大多数基因型的芽长。隶属函数值和聚类分析表明,16份尾穗苋可分为耐镉型、中间型和敏感型三类,分别占31.25%、56.25%和12.50%,其中Acd131、Acd134、Acd38、Acd138和Acd147萌发期耐镉能力较强,Acd28、Acd55耐镉能力较弱。