水稻對鎘、芐嘧磺隆及其復(fù)合污染的基因應(yīng)答.pdf

1、隨著磺酰脲類除草劑的廣泛使用和重金屬污染的不斷積累，我國土壤環(huán)境正面臨著芐嘧磺隆(Bensulfuron-methyl，BSM)和重金屬Cd復(fù)合污染的威脅。目前關(guān)于BSM和Cd復(fù)合污染對水稻影響的分子機(jī)制尚不清楚。因此本文以水稻品種豐美占為材料，利用基因芯片、蛋白質(zhì)組學(xué)等方法研究了豐美占幼苗根系對化學(xué)污染物Cd、BSM及其復(fù)合污染的基因應(yīng)答和蛋白質(zhì)表達(dá)，主要結(jié)果如下：
　　 ⑴Cd、BSM及其復(fù)合污染對豐美占生長發(fā)育的影響。經(jīng)5

2、mg/L Cd處理的水稻幼苗，其根長和苗高受到明顯抑制；且根長受到的抑制作用明顯大于苗高；經(jīng)0.1mg/L BSM處理的水稻幼苗，其根長和苗高沒有受到明顯影響。經(jīng)相同濃度Cd-BSM復(fù)合污染處理的水稻幼苗，根長和苗高受抑制的程度明顯小于Cd的單一處理，這說明BSM在一定程度上能夠緩解Cd對水稻的毒害作用。
　　 ⑵Cd、BSM及其復(fù)合污染對豐美占根系蛋白質(zhì)表達(dá)的影響。蛋白質(zhì)組學(xué)的研究結(jié)果表明，Cd、BSM及其復(fù)合污染對水稻幼苗根

3、系蛋白質(zhì)組有明顯的影響，在許多蛋白質(zhì)的表達(dá)受到抑制的同時(shí)，也有一定數(shù)量的蛋白質(zhì)的表達(dá)受到顯著誘導(dǎo)，或者表達(dá)水平顯著上調(diào)。對誘導(dǎo)蛋白類型的質(zhì)譜鑒定表明，Cd能誘導(dǎo)豐美占根系中F1-ATP合成酶、核酸內(nèi)切酶、70kDa熱激蛋白、S-腺苷半胱氨酸水解酶、依賴NAD的蘋果酸脫氫酶、金屬酶超家族、Rossman折疊的NAD(P)(+)結(jié)合蛋白、谷氨酰胺合成酶、磷酸腺苷激酶等蛋白質(zhì)的表達(dá)。BSM能誘導(dǎo)豐美占根系中70kDa熱激蛋白、金屬酶超家族、R

4、ossman折疊的NAD(P)(+)結(jié)合蛋白、谷氨酰胺合成酶、磷酸腺苷激酶等蛋白質(zhì)的表達(dá)。而Cd-BSM復(fù)合污染能誘導(dǎo)豐美占根系中F1-ATP合成酶、金屬酶超家族、Rossman折疊的NAD(P)(+)結(jié)合蛋白、谷氨酰胺合成酶、磷酸丙糖異構(gòu)酶等蛋白質(zhì)的表達(dá)。
　　 ⑶Cd、BSM及其復(fù)合污染對豐美占根系基因轉(zhuǎn)錄的影響。基因芯片的分析結(jié)果表明，Cd、BSM及其復(fù)合污染能誘導(dǎo)豐美占根系中多種功能基因轉(zhuǎn)錄水平的上調(diào)(ratio≥2)。

5、受誘導(dǎo)的功能基因主要有：信號受體基因、胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)基因、轉(zhuǎn)錄因子和轉(zhuǎn)錄調(diào)控基因、解毒酶或蛋白相關(guān)基因、次生物質(zhì)和抗生素合成酶相關(guān)基因、病程和其它抗性蛋白基因、激素和發(fā)育調(diào)控基因、基團(tuán)轉(zhuǎn)移和物質(zhì)運(yùn)輸相關(guān)基因、代謝及調(diào)控基因。Cd、BSM及其復(fù)合污染誘導(dǎo)的基因類型、數(shù)量和上調(diào)倍數(shù)都存在顯著差異。
　　 ⑷豐美占根系中Cd、BSM單一處理及其復(fù)合處理誘導(dǎo)基因的比較。豐美占根系中多數(shù)基因的轉(zhuǎn)錄受到Cd單一處理、BSM單一處理的共同誘導(dǎo)；

6、也有一定數(shù)量的Cd、BSM單一處理特異性誘導(dǎo)基因，Cd單一處理特異性誘導(dǎo)基因主要有：較多的重金屬絡(luò)合和解毒基因，多個(gè)與硫吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝相關(guān)的基因。而BSM單一處理特異性誘導(dǎo)基因主要有：更多的熱休克蛋白基因，完整的乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑相關(guān)基因、完整的泛素途徑相關(guān)基因。在受到Cd和BSM復(fù)合處理的豐美占根系中既出現(xiàn)Cd單一處理的特異性誘導(dǎo)基因又有BSM單一處理的特異性誘導(dǎo)基因。復(fù)合處理中BSM特異性誘導(dǎo)基因的表達(dá)，應(yīng)該是基因應(yīng)答水平上BSM緩