不同锌肥对土壤镉有效性及小麦镉吸收转运的影响

为探究施用锌肥对污染土壤中小麦Cd吸收转运的影响,采用盆栽试验,研究了两种锌肥(常规锌肥、缓释锌肥)及其不同用量(13、26、66 mg·kg-1)对根际土壤Cd、Zn有效性和小麦Cd、Zn吸收转运的影响。结果表明:施用两种锌肥均可显著增加土壤有效态Zn含量,但施用缓释锌肥在小麦孕穗期、灌浆期和成熟期对土壤有效态Zn的贡献显著高于常规锌肥,且不同生育期小麦根部和地上部Zn含量高于相应浓度常规锌肥处理。在拔节期,施用常规和缓释锌肥均能有效降低小麦根部Cd含量,Cd含量分别比对照(未施锌肥)降低了23%~33%和3%~48%,且中、高浓度锌肥同时显著降低了根部-地上部Cd转移系数。常规和缓释锌肥对灌浆期和成熟期小麦地上部Cd含量的降幅分别为21%~54%和13%~43%。虽然高浓度缓释锌肥在小麦拔节期、孕穗期和灌浆期显著增加了土壤有效态Cd含量,但却显著降低了小麦灌浆期和成熟期根部-地上部Cd转移系数。施用高浓度常规锌肥也能显著降低小麦成熟期根部-地上部Cd转移系数。所有处理中,仅施用高浓度常规和缓释锌肥显著降低了小麦籽粒中Cd含量,降幅分别为19%和29%。相关性分析显示,在小麦全生育期,小麦根部Zn含量与地上部Cd含量呈负相关关系,并且缓释锌肥处理的小麦成熟期地上部-籽粒Cd转移系数随施Zn浓度的增加而减小,表明施用锌肥能有效抑制小麦对Cd的吸收和转运。施用高浓度锌肥抑制Cd从地上部向籽粒转移的效率仍较低,在中重度Cd污染土壤中单施锌肥不能保证小麦的安全生产,需在小麦Cd吸收关键期组合其他阻控技术措施,以进一步降低Cd在小麦籽粒中的积累。

不同类型水稻对镉(Cd)吸收、转运与富集的差异分析

重金属镉污染日益严重,影响了水稻生长,进而威胁人类健康。旨在分析粳籼亚种水稻镉吸收、转运与富集的差异,探究降低稻米镉含量的方法,提高稻米品质的同时保障粮食安全。而降低稻米镉含量的首要前提就是要了解籼粳亚种水稻对镉吸收、转运以及积累的生理机制。本文综述了籼粳稻亚种镉吸收转运和富集的差异及生理机制等方面的研究进展。结果表明,籼粳稻品种对重金属镉吸收转运和积累的差异显著,一般为:籼稻>粳稻,超级稻>杂交稻>常规稻;品种各器官间镉含量一般为:根>茎叶>籽粒。不同的粳籼水稻亚种之间也存在显著差异,这些差异可能是由于籼粳亚种水稻品种间不同时期的镉富集能力、分配比例以及转移系数这三方面的不同造成的。因此,在探索并掌握水稻籼粳亚种品种的差异以及生理机制的基础上,进一步协调“基因-品种-栽培技术”综合理论,构建水稻高效生产技术体系,才能够更好地保障粮食的安全。

水稻低亲和性阳离子转运蛋白基因OsLCT3的克隆与功能研究

【目的】部分稻米镉超标严重影响我国粮食质量安全,本研究旨在鉴定对稻米镉积累有调控作用的基因,为阻控稻米镉积累提供新的基因资源。【方法】通过逆转录PCR和RACE技术,克隆了水稻低亲和性阳离子转运蛋白基因家族的一个新成员OsLCT3。通过生物信息学方法对OsLCT3的自然变异进行分析,对OsLCT3蛋白的理化性质进行预测;利用实时荧光定量PCR分析其全生育期表达模式及对镉、锰、铁胁迫的响应;采用融合报告基因定位法探究OsLCT3的亚细胞定位。通过苗期镉胁迫水培以及镉污染土壤的成熟期植株各部位的镉及二价矿质金属元素测定,分析敲除OsLCT3对水稻二价阳离子运输的影响。此外,通过酵母细胞的异源功能互补验证OsLCT3对酵母镉耐受性的影响。【结果】OsLCT3仅存在于部分水稻品种中,编码区全长1263 bp,根据编码区变异其氨基酸序列可划分为5个单倍型,编码的蛋白具有12个跨膜结构域,与小麦、节节麦的LCT亲缘关系较近,与水稻OsLCT_(2)的同源性仅52%,与籼稻、粳稻两个亚种OsLCT_(1)的同源性分别为49%、47%。OsLCT3在生长发育的各时期均在根部高表达,在扬花期的表达最高,且在根部的表达受镉胁迫及过量铁、锰的抑制,蛋白定位于质膜。与野生型相比,oslct3敲除系苗期株高降低,地上部的镉、铁、锌含量降低,根部铁含量升高,其他元素含量不变;根部镉、铁、锌向地上部的转运率降低。大田条件下,oslct3敲除系成熟期的茎叶和糙米镉含量较野生型均显著下降,稻草和糙米锰、铜、铁、锌含量较对照无显著差异。表达OsLCT3导致酵母对镉胁迫更敏感。【结论】OsLCT3参与根部的镉、铁、锌向地上部的运输,正调控稻米镉积累。

土壤施用钝化剂与复合微生物肥对冬小麦镉积累的影响

【目的】研究土壤施用钝化剂与复合微生物肥对豫北轻度镉污染弱碱性农田土壤中镉活性的钝化效果,及其对冬小麦品种不同器官间镉积累转运和产量的影响特征,旨在筛选出高效修复镉污染土壤、降低冬小麦籽粒镉含量的修复材料及低镉积累小麦品种,为豫北镉轻度污染弱碱性农田的小麦安全高效生产提供技术支撑。【方法】于2020—2022年连续两个冬小麦生长季,在豫北镉污染弱碱性农田设置不同土壤修复材料(CK:不进行土壤修复处理,CMF:复合微生物肥单施处理,GP:土壤钝化剂单施处理,CMF+GP:复合微生物肥和土壤钝化剂等量配施处理)和6个冬小麦品种(鑫华麦818、漯麦163、郑麦9023、鑫麦296、郑麦136、郑麦7698)的两因素裂区田间大区对比试验,研究土壤有效态镉、冬小麦地上部各器官镉含量、富集系数(BCF)、转运系数(TF)及其相关性、冬小麦产量及其构成因素的变化。【结果】(1)在连续两年冬小麦生长季,与CK相比,钝化剂和复合微生物肥的单施和等量配施均可降低土壤有效态镉含量,CMF+GP处理的效果最好,可使6个供试品种的根系表层土壤有效态镉含量显著降低17.6%—22.4%。土壤有效态镉含量降低与冬小麦地上部各器官镉含量的变化具有相关性,且不同品种的同一器官间也存在一定差异。(2)土壤钝化剂和复合微生物肥单施和等量配施可使鑫华麦818、漯麦163、郑麦9023降低TF茎鞘—叶、TF茎鞘—籽粒,增大TF茎鞘—(穗轴+颖壳)、TF叶—(穗轴+颖壳),使BCF茎鞘、BCF叶降低、使小麦体内镉含量向穗轴+颖壳转移,以减小BCF籽粒,与之不同的是,未能有效降低鑫麦296的TF茎鞘—叶、BCF茎鞘,增大了郑麦136、郑麦7698的BCF茎鞘。(3)土壤施用钝化剂和复合微生物肥可综合调控冬小麦穗数、穗粒数、千粒重,提高冬小麦产量,但土壤修复处理与品种的方差分析结果表明两者的交互作用主要是通过调控穗数实现增产。CMF+GP处理中郑麦136连续两个冬小麦生长季的产量均为当季所有处理最高值,分别为7317.17和10485.32 kg·hm^(-2)。【结论】施用复合微生物肥和土壤钝化剂可降低豫北弱碱性轻度镉污染麦田冬小麦根际土壤有效态镉含量,调控冬小麦各器官对土壤镉的富集系数及各器官转运系数。复合微生物肥和土壤钝化剂等量配施处理优于单施处理,可最大程度降低冬小麦籽粒镉含量,并显著提高参试冬小麦品种产量,且与本试验筛选出的低镉积累高产品种郑麦136搭配种植模式,可实现豫北弱碱性镉污染农田冬小麦的高产栽培与安全生产。

不同生物质炭的镉吸附特征及对云南土壤镉污染的调控效应

研究不同植物源生物质炭的性质,评价其对云南东川地区镉(Cd)污染应用效果。开展了稻秆炭(RBC)、麦秆炭(WBC)、玉米秆炭(MBC)、麻秆炭(HBC)、田菁炭(TBC)、花生壳炭(PBC)的Cd吸附特征研究和傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析、X射线衍射(XRD)分析;通过盆栽试验分析了上述生物质炭对东川Cd污染土壤的Cd赋存形态和油麦菜Cd吸收的影响。结果表明,Langmuir吸附等温线及准二级动力学曲线能较好模拟生物质炭对Cd的吸附,TBC饱和吸附量最大分别为37.1和27.9mg·g^(-1);WBC、RBC、TBC解吸率较低,各浓度梯度下均不超过10%;FTIR分析表明田菁炭含有较多的含氧官能团;XRD分析表明各生物质炭元素种类存在差异。与不添加生物质炭处理(CK)比较,TBC处理土壤有效Cd降幅最大为24.3%,且达显著水平(P<0.05);同时土壤Cd形态由酸溶态向稳定态转化。与CK相比,HBC处理油麦菜地上Cd含量降幅最大为26.4%,且达显著水平;WBC、HBC处理显著降低油麦菜体内Cd的转运系数,转运系数分别为0.6620、0.6928。聚合增强树分析(ABT)分析结果表明,土壤可溶性有机碳(DOC)与土壤pH是土壤有效Cd的主要影响因素,呈极显著负相关,贡献率分别为33.0%和21.9%。综上,供试各植物源生物质炭能降低东川Cd污染土壤中Cd的有效性,减少植物对Cd的吸收及转运,不同生物质炭间存在差异。综合材料性质及试验结果,TBC是东川地区修复Cd污染土壤的较优材料选择。

水分管理配施锰肥对牡蛎壳粉调控水稻镉吸收的影响

为研究水分管理配施锰肥对牡蛎壳粉调控水稻Cd吸收转运的效果,采用盆栽试验,在两种水分管理(持续淹水、干湿交替)条件下,分析了水稻抽穗前后牡蛎壳粉配施不同用量硫酸锰肥(0、50、100 mg·kg-1)对根际土壤Cd、Mn形态及含量和水稻Cd、Mn含量分布以及水稻根系Cd吸收转运OsNramp5基因表达的影响。结果表明:单施牡蛎壳粉(OS处理)在两种水分条件下均显著降低了土壤有效态Cd和有效态Mn含量,在持续淹水条件下对糙米Cd含量没有显著影响,但在干湿交替条件下显著降低了糙米中Cd含量。在持续淹水条件下,与OS处理相比,牡蛎壳粉配施锰肥(OSMn处理)可使土壤有效态Mn含量显著增加5.4%~10.9%;OSMn处理根OsNramp5相对表达量上调85.6%~105.9%,促进了水稻对Cd的吸收;OSMn50处理铁膜、根和秸秆中Cd含量分别增加了46.9%、52.9%、33.7%,但秸秆-糙米中Cd的转移系数降低了47.8%,糙米中Cd含量降低了30.0%,随着Mn肥添加量增加,OSMn100处理铁膜-根、秸秆-糙米中Cd的转移量分别增加了35.3%、23.9%,糙米中Cd含量增加了25.2%。在干湿交替条件下,随着Mn肥添加量增加,OSMn处理土壤有效态Mn、土壤无定形和游离态Mn氧化物含量显著增加,而土壤有效态Cd含量逐渐降低;与OS处理相比,OSMn50处理根OsNramp5的相对表达量增加了256.8%~322.8%,显著增加了水稻不同部位Mn含量,但对糙米和根中Cd含量没有显著影响;OSMn100处理秸秆-糙米中Cd的转移系数增加了38.9%,水稻糙米中Cd含量增加了15.3%。研究表明,在持续淹水条件下,牡蛎壳粉配施50 mg·kg-1Mn肥可进一步降低水稻糙米中Cd含量,但过量配施Mn肥会促进水稻籽粒中Cd的累积,与干湿交替相比,牡蛎壳粉配施Mn肥在持续淹水条件下能更有效地降低糙米Cd累积。

不同辣椒品种镉吸收与转运的差异

采用水培方法研究2个辣椒品种在不同镉(Cd)水平(0、20、40 mg·L^(-1))下的生物量及根、茎、叶各部位Cd含量和转运差异。结果表明,当Cd浓度≤40 mg·L^(-1)时,辣椒生物量及Cd含量随着Cd浓度的增加而呈上升趋势。相同Cd水平下,辣椒各部位Cd含量表现为根>茎>叶。2个辣椒品种对Cd的积累和转运存在差异,PE30茎和叶中Cd含量较高,Cd转移系数和地上部Cd富集系数也高,可能存在果实Cd含量超标的风险。而PE3的Cd主要集中在根部,向地上部转移Cd的能力较差,属于高积累、低转运类型,可以在轻度Cd污染的地区种植。

水稻重金属镉吸收和转运的分子遗传机制研究进展

镉是对人体健康具有高度毒害作用的重金属元素之一。人体摄入镉的主要来源是食用镉超标的稻米,因此研究水稻对镉吸收、转运、积累的遗传机制尤为重要。目前,虽然水稻镉积累的遗传通路尚未完全明晰,但已明确了一些重要基因在稻米镉积累过程中的调控作用。本文就镉胁迫对水稻的危害、水稻品种间镉积累量的变异、水稻镉积累相关QTL、水稻镉吸收转运相关基因的研究进展及其育种利用加以综述,探讨了未来研究的方向。

玉米镉转运基因ZmNramp1的鉴定及对镉胁迫的响应

NRAMP(natural-resistance-associated macrophage)转运蛋白家族在调控植物吸收、转运重金属镉(Cd)等方面具有重要功能。基于拟南芥、水稻、番茄和山荆子的Nramp1基因的保守序列,设计玉米该基因的兼并引物,克隆测序得到该基因,片段全长314 bp,包含10个外显子,编码104个氨基酸,将其命名为ZmNramp1;对比上述已知植物的Nramp1基因及氨基酸序列后发现,它们具有相同的保守结构域,碱基序列高度相似。生物信息学预测Zm NRAMP1蛋白分子量为11.5 kD,理论等电点为6.92,拥有典型的跨膜螺旋区,属跨膜蛋白。RT-PCR(reversal transcript polymerase chain reaction)结果表明:与对照组相比,玉米幼苗在Cd(50、100μmol·L^(-1)CdCl_(2))胁迫24 h后,ZmNramp1基因在根部的表达显著增加,分别增加了57%、83%,在叶片中的表达亦明显上调;玉米幼苗根中ZmNramp1基因表达与Cd含量呈显著正相关;叶片中二者之间亦为显著的正相关关系。ZmNramp1基因可能参与玉米对Cd的吸收、转运过程,为玉米抗重金属育种提供理论依据和基因资源。

镉胁迫下两种菊芋幼苗的光合作用特征及镉吸收转运差异的研究

本试验旨在探讨利用菊芋修复重金属镉(Cd)污染的可能性,研究2种菊芋———南芋5号(NY5)和南芋2号(NY2)在不同浓度(0,5,25,50,100和200mg/L)Cd处理下光合作用特征,并比较其对镉的吸收转运差异性。结果表明,1)NY5和NY2在Cd胁迫下生物量明显降低,但NY5生物量的降低幅度明显小于NY2;2)NY5和NY2的叶绿素a和叶绿素b含量均分别在100和25mg/L Cd胁迫下达到最低值,NY5的类胡萝卜素含量在Cd胁迫下较对照均增大,NY2则相反,总体上随Cd浓度的增加呈下降趋势;3)在Cd胁迫下,2种菊芋幼苗净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)均明显下降,胞间CO2浓度(Ci)比较稳定,NY5的水分利用效率(WUE)和气孔限制值(Ls)变化趋势极其相似,在50mg/L时达到最低值,而NY2的WUE和Ls变化不大;4)2种菊芋对Cd的富集效果较好,NY5较NY2耐镉性和富集性强。由此可见,菊芋对镉有较强的吸收富集能力,利用菊芋修复镉污染具有较好前景。

孕穗期淹水处理对不同水稻品种镉富集转运特性的影响

以农香42、玖两优黄华占、耘两优玖48、桃优香占为供试水稻品种,在关键的孕穗期探究淹水处理和常规水分管理模式对镉污染耕地中水稻各部位镉富集和转运特性的影响。结果表明:淹水处理可有效阻碍水稻植株对镉吸收,降低根茎叶中的镉含量,与常规水分管理相比,淹水处理根中镉含量降低了28.57%,茎秆镉含量降低了56.25%;淹水处理还可降低水稻植株对镉的富集和转移能力,主要表现为茎秆的镉富集系数显著降低,降幅可达62.10%。另外,研究还发现,耘两优玖48、桃优香占这2个品种对镉的吸收转运能力弱于农香42、玖两优黄华占这2个品种,可在今后加以利用。

镉胁迫诱导的杞柳组织离子组变异及其对镉运输的影响

【目的】探究杞柳4个栽培品种在重金属镉(Cd)胁迫下的离子组响应特征,为选育高Cd富集型杞柳、提高杞柳对重金属污染土壤的修复效率提供理论依据。【方法】采用水培试验,分析杞柳4个品种‘大红头’、‘大青皮’、‘黄皮柳’、‘庄坞柳’在0、10、50μmol·L-1的Cd(NO3)2处理下根、插条、新枝和叶组织Cd、大量元素(N、P、K、Ca、Mg)、微量元素(Fe、Zn、Cu、Mn、Mo、Se)含量变化,结合主成分分析、相关性分析以及偏最小二乘回归分析,明确Cd胁迫下杞柳不同组织离子组变异的元素贡献以及影响杞柳Cd积累和转运的主要元素。【结果】1)大量元素特别是N的变异系数明显小于其他元素,叶片Cd变异系数明显高于其他组织;Mn、Zn和Fe等二价阳离子在Cd胁迫下的变异系数均较高。2)杞柳离子组总变异的78.3%由组织类型的差异导致,其中Zn、Fe、Cu、Mn和Mo是杞柳离子组变异的重要组成部分。3)Cd胁迫对不同组织离子组干扰程度为:根>叶>新枝>插条。4)相关性分析发现,叶片Cd含量与Fe和Mg呈显著正相关;新枝和插条Cd含量与N和Se呈显著正相关;根部Cd含量与Ca、Cu和Se呈显著正相关。聚类分析和偏最小二乘回归确定N、P、Ca、K、Mn、Fe、Mg和Mo等元素在杞柳转运Cd的过程中起重要作用。【结论】Cd胁迫导致的杞柳离子组变异,主要来源于组织类型的差异;同一组织中,离子组的变异主要来源于Cd胁迫,不同组织中引起离子组变异的主要元素各不相同。Cd在杞柳体内的转运受离子组变异影响,其中的大量元素N、P、K、Ca、Mg,微量元素Mn、Fe和Mo在杞柳转运Cd的过程中起重要作用。

施用锰肥对根际土壤锰有效性及小麦镉吸收转运的影响

为探究施用锰肥对重度污染土壤中小麦Cd吸收的影响,采用盆栽试验,研究了施加不同浓度(13、26、66 mg·kg^(-1))和不同种类(常规锰肥、缓释锰肥)锰肥对根际土壤Cd、Mn有效性和小麦Cd、Mn吸收转运的影响。结果表明:施用锰肥可显著增加土壤有效态Mn含量,且缓释锰肥在小麦生长后期对土壤Mn的供给显著高于常规锰肥。与对照(不施锰肥)相比,常规锰肥在小麦生长前期使土壤有效态Mn含量增加了8%~61%;缓释锰肥在小麦生长后期使土壤中有效态Mn含量增加了6%~105%。施用常规锰肥显著增加了小麦拔节期根部Mn含量,而施用缓释锰肥在小麦灌浆期和成熟期显著增加了小麦根部Mn含量。施用锰肥处理显著降低了小麦拔节期和孕穗期根部Cd含量和成熟期地上部Cd含量。所有处理中,仅施用中、高浓度常规锰肥和中浓度缓释锰肥显著降低了小麦籽粒中Cd含量,降幅分别为14%、27%和17%。相关性分析显示,在小麦全生育期,小麦根部Mn含量与地上部Cd含量、小麦根部向地上部Cd转移系数均呈负相关关系。研究表明,施用锰肥可通过增加土壤有效态Mn含量,促进小麦根部Mn吸收,从而抑制小麦根部Cd吸收,减少小麦根部Cd向地上部的转运。在中、重度Cd污染土壤中,单施锰肥不能保证小麦的安全生产,需要同时采取更多有效措施或综合农艺技术,进一步降低Cd在小麦籽粒中的积累。

叶面喷施锌锰肥对小麦镉积累和转运的影响

通过大田试验研究了叶面喷施锌锰肥(配合有机硅增效剂)对小麦镉积累和转运的影响。结果表明:①叶面喷施锌锰肥(配合有机硅增效剂)小麦产量有增加趋势。②叶面喷施锌锰肥(配合有机硅增效剂)能增加小麦地上部分锌锰含量,降低小麦籽粒中镉的含量(“川麦104”降低9.38%;“川育25”降低13.1%)。③叶面喷施锌锰肥(配合有机硅增效剂)显著降低了2个品种的籽粒镉富集系数(“川麦104”下降9.62%,“川育25”下降13.4%)、镉转运系数(“川麦104”下降19.2%,“川育25”下降16.3%),秸秆镉富集系数上升(“川麦104”上升12.0%,“川育25”上升4.23%)。

硅缓解植物镉毒害的生理生态机制

镉是对生物毒性最强的污染物之一。过量的镉能够抑制植物的生长和光合作用,干扰矿质代谢并诱发氧化胁迫。硅作为一种有益元素,主要以Si(OH)_4的形态通过主动或被动方式被植物体吸收并转运到地上部分。硅对植物镉毒害具有缓解作用,但其缓解机制在不同物种、品种或生态型之间存在显著差异,并表现出一定的硅/镉浓度依赖性。总体上可概括为避性机制和耐性机制。避性机制包括:(1)在器官水平,减少植物根系对镉的吸收及其向地上部的转运;(2)在细胞水平,增强细胞壁对镉的吸附能力,减少共质体中镉的含量。耐性机制包括:(1)诱导细胞产生小分子螯合剂,增强对镉的螯合作用,减少细胞中游离态镉的含量;(2)增强抗氧化机制,减轻氧化胁迫;(3)改善光合作用和无机营养,促进植物生长。从植物对硅的吸收和转运、镉对植物的毒害作用以及硅对缓解植物镉毒害的生理生态机制3个方面进行了综述,并基于目前的研究现状和薄弱之处,对今后的研究重点进行了展望。

35份草本植物镉吸收与富集特征比较

选取35份常见草本植物,在室外遮雨条件下采用盆栽方法,研究10mg·kg^(-1)镉(Cd)胁迫下草本植物Cd耐性和富集特征。研究表明:草本植物对10mg·kg^(-1) Cd胁迫有较高耐性,所选35份植物中仅9种植物生长明显受到抑制,根冠比显著降低(P<0.05)的仅有2种;不同植物间Cd吸收和积累差异较大,豆科植物以及暖季型草Cd转运能力优于冷季型草,地上部和地下部Cd含量最高的分别为百脉根(Lotus corniculatus)和草地早熟禾(Poa pratensis),Cd转运系数最大的为披碱草(Elymus dahuricum);聚类分析得出,两种一年生黑麦草(Lolium multiflorum)地上部积累量较高,属于高积累类型草本植物。

小麦镉积累影响因素的研究进展

世界范围内大面积农田遭受镉(Cd)污染,而与其他谷类作物相比,小麦籽粒更易积累Cd,成为威胁人类健康的风险因素。明确籽粒Cd积累差异形成的原因及其生理机理,对于低积累Cd小麦品种育种工作和小麦安全生产的栽培措施具有重要的意义。本文基于国内外相关研究,概述了根际Cd生物有效性、根系Cd吸收、Cd由根系向地上部分转运、Cd向籽粒转运等影响Cd积累的关键因素。分析了水分管理、有机肥施用等栽培措施和根系活动对根际Cd生物有效性的影响;总结了根系Cd吸收相关的转运载体,并讨论了农艺措施对根系Cd吸收的影响;概述了Cd由根系向地上部运输的途径及相关载体,并阐述了Cd在根系液泡内分隔在降低Cd运输中的作用;讨论了Cd通过灌浆期根系吸收和营养器官储存Cd再动员两种途径向籽粒运输及相关机理。最后,对未来小麦Cd积累机理和安全利用措施相关的研究进行了展望。

不同镉积累基因型烟草CAX2基因克隆及序列分析

【目的】克隆不同镉积累基因型烟草中阳离子转运基因（CAX2）,为研究烟草CAX2基因在镉转运过程中的作用机理提供参考。【方法】根据NCBI中马铃薯的CAX2序列,BLAST烟草EST数据库,设计引物克隆普通烟草（Nicotiana tabacum）K326和黄花烟草（N.rustica）的CAX2基因,使用生物信息学方法进行序列分析。【结果】K326和黄花烟草CAX2基因（分别命名为Nt CAX2和Nr CAX2）编码区长度均为1314 bp,核苷酸序列一致性达98.0%;二者均编码437个氨基酸,仅有5个氨基酸位点存在差异。Nt CAX2和Nr CAX2蛋白同源性为98.9%,均有两个完全相同的Na＋-Ca2＋交换蛋白结构域,分别位于CAX2 102-249 aa和293-426 aa区域,具有CAX家族共有的结构特征。Nt CAX2和Nr CAX2理论等电点分别为5.54和5.45,均有较强疏水性,包含11个跨膜结构域和两个重复区域α-1、α-2,三级结构以α-螺旋为主。系统进化分析结果表明,Nt CAX2和Nr CAX2与马铃薯（St CAX2）的亲缘关系最近,蛋白同源性均高于92.0%。【结论】K326和黄花烟草CAX2基因同源性较高,CAX2基因在茄科具有较高保守性。

利用HRM技术快速筛选低镉烟草突变体

低镉烟草种质资源对烟草育种及烟叶安全具有重要意义。本研究利用EMS处理贵烟1号获得诱变群体,按株系种植2020个M2株系,每株系种植10株,株系内3株叶片混样提取DNA,并采用HRM技术对样本池筛选烟草镉转运基因Nt HMA4突变体,共获得49份疑似突变材料。DNA测序鉴定发现,其中21个株系发生SNP突变,其中15个为错义突变,其余为同义突变。对突变体与和野生型材料叶片的镉含量分析发现,有8份突变体的镉含量较野生型显著下降(16.19%~42.08%)。利用HRM技术跟踪检测10份种子可正常萌发的错义突变体M3家系,结果表明,HRM技术不仅可快速筛选烟草EMS诱变群体中的突变材料,结合DNA测序也可进一步对突变杂合体后代进行快速、准确的基因分型。

海南野生狗牙根对镉胁迫的生理生态响应

【目的】通过测定狗牙根的形态指标、叶绿素、丙二醛含量、保护酶活性及镉含量,探讨其对镉的耐受潜力。【方法】本文以未遭受镉污染的海南野生狗牙根为试验材料,采取盆栽法,对其施加不同浓度的外源镉(10、20、30 mg/kg)。【结果】实验发现,镉胁迫下,株高,地上、地下部分生物量,植株中镉含量,POD活性,前后期SPAD值均高于对照。镉浓度≥20 mg/kg时,促进作用最强;但对茎节长、SOD有抑制作用。镉浓度0～20 mg/kg时,镉富集系数大于转移系数,地下部分镉含量大于地上部分;而叶长、叶宽、茎基直径、MDA、CAT及中期SPAD值对镉胁迫无显著变化。【结论】镉胁迫对狗牙根生长有一定的促进作用,其镉积累量较高,狗牙根是用于重金属污染土壤修复的较好物种之一。