普陀山苔草植物络合素合成酶CpPCS基因克隆及其在叶中的表达分析

以超富集植物普陀山苔草(Carex putuoshan)为材料,克隆其植物络合素合酶基因CpPCS的cDNA全长序列。同时,对其进行重金属胁迫处理,研究该基因在叶中的表达特点。结果表明,该基因cDNA序列全长1 461bp,可编码486个氨基酸;与其它植物同源基因对比显示,它们的氨基酸序列相似性在63%左右;通过构建进化树发现,普陀山苔草CpPCS与小麦(Triticum aestivum)、水稻(Oryza sativa)及芦苇(Phragmites australis)等单子叶植物亲缘关系最近;荧光定量RT-PCR分析结果显示,CpPCS基因及CePCS基因受重金属铅锌胁迫上调表达,其中在叶中的表达量显著增加(P<0.05)。通过普陀山苔草植物络合素合酶蛋白基因进行了克隆鉴定,探讨该基因的结构、进化关系及其参与普陀山苔草重金属胁迫的应答模式,为进一步培育重金属污染土壤修复的植物奠定基础。

有机酸存在下小麦体内Cd的生物毒性和植物络合素(PCs)合成的关系

采用溶液培养方式 ,研究了有机酸存在下小麦体内 Cd的生物毒性和植物络合素 (PCs)合成的相关关系 ,试图寻求一种与小麦体内 Cd的生物毒性高度相关的评价指标。结果显示 ,Cd胁迫对小麦产生明显的毒害效应并诱导小麦根系内 PCs的大量合成。EDTA、DTPA、柠檬酸、苹果酸和草酸的适量供应可不同程度减轻或消除 Cd的生物毒性 ,其强弱顺序为 EDTA >DTPA 柠檬酸 >苹果酸≈草酸。与此同时 ,小麦根系内 PCs的诱导量也有明显下降 ,与 Cd的生物毒性保持一定的线性关系 ,且在EDTA、DTPA和柠檬酸供应下尤为显著。表明 PCs可以作为一项敏感的生化指标 (biochem ical indicator)用来评价和预测环境中 Cd的污染 。

毛白杨植物络合素合酶(PtPCS)基因克隆及其表达研究

植物络合素(PCs)是植物细胞中一类螯合重金属离子的多肽,对细胞解毒和重金属的富集有重要的作用。植物络合素合酶(PCS)是合成PCs途径中的关键酶。本研究克隆了毛白杨的植物络合素合酶基因PtPCS,该基因cDNA序列全长1512bp,可编码503个氨基酸;与其它8种植物同源基因比对显示,它们的氨基酸序列相似性在67%～74.1%之间;构建进化树发现,这9种植物明显的分为两大分支,并且两大分支PCS蛋白的高级结构显示出明显的差异,一种呈月牙状,一种为伞状,重金属超富集植物均为月牙状结构。对毛白杨在不同镉浓度处理下PtPCS基因的表达情况分析发现,毛白杨根、茎、叶中PtPCS基因均表现出先升高后缓慢降低的表达趋势,并且在同一镉浓度处理下,毛白杨不同器官PtPCS基因的表达具有规律性,即根表达量最强,茎次之,叶片最弱。研究结果不仅为植物育种提供了重要的基因资源,也为剖析毛白杨的镉抗性和富集特性的研究奠定了良好的基础。

低浓度Cd暴露对金鱼藻营养元素吸收与植物络合素(PCs)合成的影响

采用溶液培养方式,研究了水环境低浓度Cd（0.01-0.64μmol/L）不同暴露时间段下,金鱼藻（Ceratophyllum demersum）体内营养元素的吸收状况和植物络合素（PCs）的响应规律.结果表明,Cd促进了微量营养元素Cu、Zn的吸收,抑制了Mn的吸收,对Fe的吸收无明显影响.金鱼藻对Cd表现出明显的吸收和积累效应,0.08μmol/L Cd胁迫对金鱼藻生长产生了抑制作用.Cd暴露期间各处理组PCs诱导量与Cd处理浓度存在显著的响应关系,处理前期（7 d）当Cd浓度≥0.02μmol/L时,表现为显著的诱导效应（p〈0.05）.随着暴露时间的延长,PCs诱导量有下降趋势,但仍明显高于对照.各不同处理时间段下PCs诱导量与Cd处理浓度存在良好的剂量效应关系.胁迫7 d时呈线性关系,胁迫14 d和21 d均表现为抛物线型.回归分析显示金鱼藻体内PCs的合成水平与Cd的生物毒性存在极显著的正相关关系.表明PCs可作为Cd胁迫的一项敏感的生化指标（biochemical indicator）用来评价和预测实际水环境中Cd的污染.

2种蓖麻对镉的吸收及解毒机制研究

蓖麻对镉(Cd)有明显的富集能力,并对镉污染的土壤有一定的修复效果,探究蓖麻体内镉的解毒机制非常重要。选择镉高富集的蓖麻品种淄博8号(ZB-8)和镉低富集蓖麻品种航蓖8号(HB-8)进行比较性研究。结果发现,从耐性指数看,ZB-8比HB-8具有较高的耐性。对蓖麻叶片中亚细胞组分进行分析,发现ZB-8的叶片中镉主要结合在金属富集颗粒及热稳定蛋白,其叶片中生物解毒组分的含量显著高于HB-8(P<0.01)。同时对ZB-8和HB-8叶片、木质部和韧皮部液中谷胱甘肽(GSH)和植物络合素(PCs)含量进行分析,发现HB-8韧皮部GSH含量显著高于ZB-8,且HB-8木质部液及韧皮部液中PCs含量均显著高于ZB-8(P<0.01)。木质部和韧皮部液中高浓度的PCs与镉结合,可能降低了镉在HB-8中的迁移能力,从而导致镉在HB-8叶片中富集量较ZB-8低。同时ZB-8叶片中较高浓度PCs降低了镉在其体内的毒性。