普陀山苔草(carexputuoshansp.)鉛鋅耐性機制初步研究

1、S i c h u a nA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t yD I S S E R T A T I O NS u b m i t t e di nP a r t i a lF u l f i l l m e n tR e q u i r e m e n t f o rM a s t e r D e g r e eT o l e r a n c e M e c h a n i s m P

2、r e l i m i n a r yS t u d y o f C a r e xp u t u o s h a n s p ．u n d e rP b —Z nS t r e s sB y ：H u a n j i eL a nS u p e r v i s o r ：P r o f ．X u e m e iZ h uP r o f ．J i r o n gS h a oP r o f e s s i o n a l ：E c o

3、l o g yJ u n e 2 0 1 5摘要本文以課題組前期在雅安漢源縣普陀山鉛鋅礦區(qū)所發(fā)現(xiàn)的苔草屬一疑似新種普陀山苔草( C a r e x p u t u o s h a n s p ．) 為研究對象，通過人工砂培控制性試驗，在鉛、鋅單一及復(fù)合處理下，從鉛鋅亞細胞分布、抗氧化系統(tǒng)響應(yīng)、螯合作用三個方面對普陀山苔草耐受重金屬機制進行了研究；利用同源克隆的方法克隆了普陀山苔草兩個重金屬耐性基因，金屬硫蛋白I I 型基因( C p M

4、 T 2 ) 矛HY ．谷氨酰半胱氨酸合成酶基N ( C p G C S ) 的保守片段；利用實時熒光定量P C R 技術(shù)分析了普陀山苔草在鉛鋅脅迫下C p M 7 2 和C p O C S 的表達量。為植物在復(fù)合重金屬土壤污染耐性機制研究提供參考，為生物工程治理修復(fù)重金屬土壤污染提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下：( 1 ) 在不同濃度鉛鋅脅迫條件下，普陀山苔草根亞細胞組分中鉛鋅含量均大于葉片亞細胞組分中鉛鋅含量。普陀山苔草葉片和根各亞細

5、胞組分中鉛含量分布均呈現(xiàn)出，細胞壁組分( F 1 ) > 可溶性組分( F 3 ) > 細胞膜及細胞器組分( F 2 ) ，而鋅含量分布均呈現(xiàn)出，可溶性組分( F 3 ) > 細胞壁組分( F 1 ) > 細胞膜及細胞器組分( F 2 ) 。鉛鋅復(fù)合處理下，鉛濃度越高，普陀山苔草亞細胞葉片各組分鉛含量隨著鉛濃度的升高而升高，細胞壁組分( F 1 ) 中的鋅含量隨著鉛濃度的升高而升高，可溶性組分( F 3 ) 中的

6、鋅含量卻隨著鉛濃度的升高而降低。不同重金屬離子通過不同的方式積累在不同的亞細胞組分中，且鉛可能在一定程度上能抑制鋅進入普陀山苔草細胞內(nèi)，降低鋅對細胞的毒害作用。( 2 ) 在不同濃度鉛鋅脅迫條件下，普陀山苔草葉片的超氧化物歧化酶( S O D ) 活性均高于過氧化氫酶( C A T ) 活性，且S O D 活性下降時，C A T 活性增加。說明由于S O D 與C A T 不同活性氧的清除功能，在普陀山苔草抗氧化過程中所起到的不同的作用

7、。谷胱甘肽還原酶( G R ) 和抗壞血酸過氧化物酶( A P X ) 活性均隨著處理濃度的升高呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，但G R 活性變化差異顯著高于A P X 活性變化，說明這兩種酶均具有低促高抑的特性，但G R 在普陀山苔草抗氧化作用中與A P X 相比，更為活躍?？箟难? A s A ) 與還原性谷胱甘肽( G S H ) J ( [ 1 同，都是在低濃度的鉛鋅脅迫下誘導(dǎo)合成，又在高濃度鉛鋅脅迫下大量消耗，但G S H 含量的變

8、化差異高于A s A 含量變化差異。說明G S H 在普陀山苔草抗氧化過程中發(fā)揮著更重要的作用。( 3 ) 通過同源克隆的方法，以龍葵S o r M T 2 基因的簡并引物進行P C R 擴增，獲得了普陀山苔草C p M T 2 基因的保守片段，長度為2 3 7 b p 。N C B I 上B L A S T 比對發(fā)現(xiàn)獲得的片段氨基酸序列與大部分植物同一性都在7 0 ％以上；利用C O D E H O P 軟件，以四條G C S 氨基酸