AtMGT1基因对植物镉吸收和忍耐的影响

【摘要】植物对重金属的富集能力与植物对重金属的吸收及转运过程有关,在这个过程中,金属离子转运蛋白扮演着重要的角色。镉是环境中毒性最强的重金属元素之一,在植物细胞中至今未发现镉吸收与转运的特定蛋白,但大量的研究表明,镉可以通过其它二价阳离子如Ca2+、Fe2+和Zn2+的载体或通道跨膜进入植物细胞。AtMGT1基因是一种对镁离子具有高亲和性的转运蛋白,它不仅可以跨膜转运Mg2+,还具有转运其它阳离子如Ni2+,Co2+和Fe2+的功能,并能提高植物对铝胁迫的耐受性。本研究通过转基因技术,将AtMGT1基因导入普通烟草中,通过水培试验和土培试验研究了不同镉镁水平下AtMGT1基因烟草生长、镁镉及微量金属元素的吸收和转运、氧化-抗氧化系统特性和光合作用特性的变化,探讨AtMGT1在植物镉吸收与忍耐中的作用及生理机制。主要结果如下：(1)水培试验下,Cd胁迫显著降低两种烟草生物量,缺镁进一步抑制其生长,过量镁抑制AtMGT1烟草生长但促进WT烟草的生长；缺镁和正常镁水平AtMGT1烟草生物量高于WT烟草,过量镁低于WT烟草。Cd胁迫提高了烟草的Mg含量；加Mg处理抑制烟草对Cd的吸收和积累,且对WT烟草的抑制更明显。不同镉镁处理对烟草微量金属元素的影响因元素种类,植株部位及Mg离子浓度的不同而异；各镉镁处理下,AtMGT1基因烟草对Cd2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+和Zn2+的吸收和转运能力均高于WT烟草。(2)水培试验下,Cd胁迫降低了烟草光合色素含量和荧光参数值,抑制了烟草光合速率,对WT烟草的抑制更明显。镉胁迫下,缺镁进一步降低了叶绿素含量和荧光参数值,从而显著降低了净光合速率；过量镁增加了WT烟草光合色素含量和荧光参数值,促进净光合速率,而AtMGT1烟草叶绿素a、类胡萝卜素以及Fv/Fm影响变化不明显,叶绿素b含量和其他荧光参数值显著降低,净光合速率略有下降,光合作用受到抑制。除过量镁处理,AtMGT1烟草光合色素含量、荧光参数值以及净光合速率在各处理下均高于WT烟草,有更强的光合作用。(3)水培试验下,Cd胁迫使两种烟草丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸(AsA)和脯氨酸含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性增加,烟草遭受氧化胁迫并启动抗氧化系统。缺镁进一步增强氧化胁迫,两种烟草MDA、GSH、AsA和脯氨酸含量增加,SOD活性均无明显变化,AtMGT1烟草POD活性显著增加而WT烟草无明显变化。过量镁水平下AtMGT1烟草MDA、POD、GSH略有增加,脯氨酸含量显著增加,SOD、AsA明显降低；WT烟草MDA含量、SOD活性降低,GSH、AsA和脯氨酸含量、POD活性均无明显变化。Cd胁迫后,不同镁水平下,AtMGT1基因烟草的MDA含量显著低于WT烟草,遭受的膜脂过氧化程度较低,SOD和POD活性含量高于WT烟草,抗氧化能力更强,GSH含量低于WT烟草,可能与细胞质Cd浓度有关。(4)土培试验下,Cd胁迫使烟草生物量降低,Cd含量显著提高,影响烟草对元素的吸收。Cd胁迫下,AtMGT1烟草Cd含量高于WT烟草,AtMGT1基因烟草的富集系数大于WT烟草,且在高浓度Cd条件下更明显,表现出较强的富集效果。(5)水培和土培试验对烟草Mg2+、Fe2+、Mn2+、Cu2+和Zn2+等营养元素吸收和运输的影响存在差异,但两种培养条件下各处理AtMGT1烟草对Mg2+、Fe2+、Mn2+、Zn2+的吸收和运转均比WT烟草更强,Cd胁迫处理下AtMGT1烟草对Cd2+的吸收和运转也比WT烟草更强,进一步说明AtMGT1基因具有转运Cd2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Zn2+的能力。
【作者】陈诚；
【导师】赵秀兰；
【作者基本信息】西南大学，环境科学，2014，硕士
【关键词】AtMGT1基因；镉；镁；光合特性；氧化抗氧化特性；

【参考文献】
[1]张瑛鹉.民办中学教师情绪智力、工作满意度与教学效能感的相关研究[D].河北师范大学,应用心理,2013,硕士.
[2]卢佳琨.败酱草中黄酮类化合物的提取及其抗氧化活性、抑制生物被膜作用的研究[D].渤海大学,食品科学,2013,硕士.
[3]桑海泉,刘骥,魏利军,康荣学,关磊.重大危险源动态监管与应急救援平台建设研究[J].中国安全科学学报.2007(07)
[4]傅鹏,张德运,陈海诠,董皓.基于后缀树词序列核挖掘Web文档[J].微电子学与计算机,2005,12:4-7.
[5]胡淑楠.音乐对大鼠慢性疼痛及其伴随的情绪障碍影响的研究[D].华东师范大学,生理学,2013,硕士.
[6]袁立科,李洋,王革.基于专利分析的我国石墨产业技术发展评判及政策建议[J].高科技与产业化,2014,02:84-90.
[7]MEB记者高双.2015年电力行业十大猜想[N].机电商报,2015-01-12A03.
[8]王艳.旅游上市公司绩效分析与实证研究[D].山西财经大学,会计学,2013,硕士.
[9]凌炎鑫.无线传感器网络在铁路棉花运输安全监测中的应用研究[D].北京交通大学,铁路信息技术（专业学位）,2013,硕士.
[10]张智辉.国内外优秀男子网球选手发球技战术特点对比分析[D].苏州大学,体育教育训练学,2012,硕士.
[11]周晓苏.基于关联规则分析的微利企业利润质量评价研究[J].会计研究,2004,02:52-57.
[12]张友刚,刘志刚,肖建.基于LMI的仿射型模糊控制系统的稳定性研究[J].控制与决策,2003,06:690-693.
[13]王晓红.末端导引康复机器人机构设计与实现[D].华中科技大学,机械工程,2013,硕士.
[14]刘娟,蒋永光,胡波,雍小嘉.白术类方的药证关联分析[J].成都中医药大学学报,2004,04:55-56.
[15]缪琳.中国地铁站装饰壁画研究[D].西北大学,美术学,2014,硕士.
[16]张雨婷.企业所得税对跨境并购的影响研究[D].厦门大学,税务,2014,硕士.
[17]陈勇.气固两相流变压吸附制氧的CFD模拟[D].大连理工大学,安全技术及工程,2013,硕士.
[18]李健.小型γ相机数据采集系统[D].成都理工大学,测试计量技术及仪器,2013,硕士.
[19]张显茹.分界开关监控系统协议测试器的设计与开发[D].南京理工大学,系统工程,2013,硕士.
[20]毕丽.论惩罚性赔偿制度[D].吉林大学,法律,2013,硕士.
[21]李新雷.大型反重力铸造设备及其控制技术的研究[D].西北工业大学,材料加工工程,2004,硕士.
[22]王强.大吨位预制墩柱构件移运的若干技术研究[D].广西科技大学,结构工程,2013,硕士.
[23]孟伯恩.三种孔隙率测井资料解释方法[J].石油地球物理勘探,1997,03:428-430+462.
[24]黄进.生态文明视域下环境正义的实现[D].北京化工大学,科学技术哲学,2013,硕士.
[25]王少钦.风及列车荷载作用下大跨度桥梁振动响应研究[D].北京交通大学,2012.
[26]张野,娄焕志.北京东城区体育生活化重点工程导向系统配色方案研究[J].装饰,2015,01:110-111.
[27]胡波,野中佑斗,横山隆一.大规模光伏系统并网对配电网的影响(英文)[J].电力系统自动化,2012,03:34-38+96.
[28]黄政.东中西部高等教育与经济发展区域协调性的实证研究[D].西南交通大学,行政管理,2013,硕士.
[29]凤梅.《蒙古秘史》形容词研究[D].内蒙古大学,中国少数民族语言文学,2013,硕士.
[30]黄定轩.基于客观信息熵的多因素权重分配方法[J].系统工程理论方法应用,2003,04:321-324.
[31]吴京慧.基于客户关系管理的金融支持体系若干问题研究[J].金融与经济,2004,12:45-47.
[32]粟君莲.西藏门巴地区铅锌多金属矿床遥感信息提取与成矿预测[D].成都理工大学,自然地理学,2013,硕士.
[33]朱枫.个人本位思想下我国患者知情同意权研究[D].吉林大学,法律,2013,硕士.
[34]陈锋.技术创新促进景德镇陶瓷文化创意产业发展研究[D].景德镇陶瓷学院,会计学,2014,硕士.
[35]张红.数学体验教育初探[D].湖南师范大学,课程与教学论,2004,硕士.
[36]刘文龙.竞技武术套路运动员核心力量训练方法的实验研究[D].河北师范大学,运动训练,2013,硕士.
[37]张国兵.大功率开关电源并联技术的研究[D].合肥工业大学,电力电子与电力传动,2004,硕士.
[38]李斌,贺家李,杨洪平,黄少锋,秦应力,徐振宇.特高压长线路距离保护算法改进[J].电力系统自动化,2007,01:43-46+104.
[39]卢家玉.双氢青蒿素抑制人结肠癌HCT116细胞增殖和诱导凋亡的实验研究[D].广州中医药大学,中医外科学（专业学位）,2013,硕士.
[40]陶冶.我国地方政府绩效评价的分析与改进研究[D].华东师范大学,行政管理,2013,硕士.
[41]王燕.清代苏州私家藏书研究[D].河北大学,图书馆学,2014,硕士.
[42]蒋玉龙.激光锁相红外无损检测技术研究及系统研制[D].首都师范大学,光学工程,2014,硕士.
[43]郭耿.郴州市产业转移承接力分析[D].湖南师范大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[44]任超伟.公交驾驶员动态监管体系研究[D].长安大学,载运工具运用工程,2014,硕士.
[45]陈晓玲.国际商事仲裁程序中“异议权放弃条款”的适用研究[D].广东财经大学,法律（专业学位）,2014,硕士.
[46]张颖,冯纯伯.实现闭环系统参数─致估计的直接辨识方法[J].控制与决策,1996,06:628-632.
[47]杨妍.河北省农业保险与农业信贷协同发展研究[D].河北经贸大学,金融学,2014,硕士.
[48]许博梁.再生资源产业法律制度研究[D].首都经济贸易大学,经济学,2013,硕士.
[49]晏海宁.MV理论与LPM理论在我国的实证比较研究[D].青岛大学,金融学,2004,硕士.
[50]吴曀明.经方葛根汤结合整脊手法内外合治疗颈椎病临床研究[D].广州中医药大学,中医临床基础,2014,博士.