AteIF5A-2缺失及多基因共表达拟南芥提高重金属累积的研究

【摘要】植物在从土壤中吸收养分离子的同时,不可避免地会同时吸收和累积有毒的重金属元素,因此,重金属污染是一个全球的环境和农业生产问题。当然,植物体也拥有自我平衡的细胞机制可以使必需金属离子在不同的细胞组分中维持正确的浓度以及减少暴露在非必需金属离子中受到的毒害,并参与到重金属解毒以及对重金属胁迫的耐受过程,从而减少重金属对植物体产生的伤害。真核生物翻译起始因子是真核生物中普遍存在的一个最保守的蛋白之一,已有研究表明真核生物翻译起始因子可以参与植物的非生物胁迫过程。本研究利用AteIF5A-2缺失的拟南芥突变体研究该基因在植物抗镉毒害中的作用及其分子生理机制；此外,为了系统提高植物对重金属的吸收累积和解毒能力,我们运用Gatewaycloning技术分别获得两个基因和四个基因同时超表达的转基因拟南芥,初步考察多基因共表达在重金属累积中的效果。取得以下主要结果：1.AteIF5A-2影响植物对镉的吸收累积和抗性真核生物翻译起始因子作为最保守的蛋白之一,在动物中的研究较多,但是在植物中研究相对较少。我们以拟南芥AteIF5A-2的插入缺失突变体fbr12为材料,研究了不同浓度镉处理下该突变体的表型变化,发现正常生长条件下fbr12与Col-0没有显著差异,镉处理后,fbr12的根长显著低于Col-0,且随着处理浓度的升高,根长差异也越来越显著,同样生物量也表现出显著降低,表明AteIF5A-2缺失会导致拟南芥对镉敏感性增加。进一步分析发现,fbr12在不同浓度镉处理下其根和地上部分镉的累积量均显著增加,通过生理实验分析发现相同浓度镉处理下fbrl2中总叶绿素含量、总抗氧化能力均显著低于Col-0;H2O2、MDA含量要显著高于Col-0,表明镉处理对fbr12产生的氧化胁迫要远大于Col-0；对抗氧化剂GSH及脯氨酸含量测定发现fbr12中游离脯氨酸及GSH含量均要显著低于Col-0,表明fbr12受镉毒害程度加剧。通过基因表达分析研究发现fbr12中相关抗氧化酶基因的表达要显著低于Col-0,进一步验证了fbr12抗氧化能力显著低于Col-0。通过对一些潜在的重金属离子转运子如IRT1、ZIP1、CAX2及Nramp3的研究发现,fbr12中这些转运子的相对表达量均要显著高于Col-0,这也是fbr12相对于Col-0能够累积更多镉的原因,而植物螯合肽PCs可以缓解重金属Cd的毒害作用,其合成酶基因PCS1和PCS2的表达量在fbr12中要显著低于Col-0,也是fbr12相对于Col-0对镉敏感性增加的可能原因之一。2.多基因超表达拟南芥对重金属的累积实验采用multipleroundGatewayLRrecombination技术将基因AtCSl、TcZNTl转入拟南芥Col-0获得转基因植物LR2,将基因AtCS1、TcZNT1、TcOPT3和AtMA4转入拟南芥得到转基因植物LR4,通过使用Real-timePCR方法得到基因相对表达量最高的株系LR2-5和LR4-16作为后续的研究材料,对其进行重金属的处理,4d后分析其根和地上部分重金属的累积。研究发现不同浓度镉处理下LR2-5和LR4-16根中累积的镉要显著高于Col-0,LR2-5地上部分镉含量与Col-0相比无显著差异,LR4-16地上部分Cd含量显著下降；5μMCu处理与Col-0相比,LR4-16中根和地上部分Cu的累积显著增加,而LR2-5无显著性差异,但有增加的趋势；不同浓度Zn处理下,LR2-5和LR4-16在根和地上部分累积的锌有不同程度的提高。上述结果初步表明,多基因共转对不同金属可能存在不同的效果,为了达到转基因植物理想的重金属超积累目标,在基因选择和启动子上还需要进行系统的改良。
【作者】徐晓燕；
【导师】郑绍建；
【作者基本信息】浙江大学，植物学，2014，博士
【关键词】拟南芥；重金属；转运子；Gateway克隆技术；转基因拟南芥；抗氧化系统；双向电泳；

【参考文献】
[1]王洪亮.和谐管理视角下的劳资关系调整机制研究[D].中原工学院,企业管理,2012,硕士.
[2]董仲杰.参与性教学模式在高中英语词汇课堂教学中的应用研究[D].内蒙古师范大学,学科教学（专业学位）,2012,硕士.
[3]沈航.基于马尔科夫方法的大城市公共交通需求结构演变研究[D].武汉理工大学,交通运输规划与管理,2012,硕士.
[4]于馨馨.传播学视角下的高校思想政治教育研究[D].渤海大学,思想政治教育,2014,硕士.
[5]卢璐.用户生成内容（UGC）网站著作权问题探讨及应对策略[D].复旦大学,民商法学,2012,硕士.
[6]姜宏伟,安建平,丛晶智,梁田,赵丰宇.ATM和千兆以太网的比较[J].电脑学习.2001(06)
[7]党丽敏.王旭、潘勤祖非法代理境外黄金期货交易案分析[D].兰州大学,刑法学（专业学位）,2013,硕士.
[8]曾松,王长栋,但春和.攀钢线材厂精轧区控制系统的改造与设计[J].冶金自动化,2000,06:58-60.
[9]陈庆华.论《威尼斯商人》社会性戏剧冲突及其教学策略[D].华中师范大学,学科教学论,2003,硕士.
[10]陈志魁.带转子电阻校正的感应电机矢量控制系统的研究[D].浙江理工大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[11]郑滑.预科留学生汉语阅读教学模式探究[D].华中师范大学,对外汉语教学,2013,硕士.
[12]袁林松.基于DSP28335的光伏并网逆变器设计[D].北京交通大学,2013.
[13]高龙,王幼毅.强抗扰恒值系统的逆LQ设计[J].自动化学报,1986,02:120-127.
[14]王世庆.基于博弈分析的产业技术创新联盟信任度研究[D].南京邮电大学,企业管理,2013,硕士.
[15]邵婉迪.中国商业银行“走出去战略”研究[D].安徽大学,国际贸易学,2013,硕士.
[16]陈天平.SENEX基因调控外周Treg细胞凋亡的临床和实验研究[D].安徽医科大学,内科学,2014,博士.
[17]宋秀丽.学业情绪对不同类型知识学习效果影响的实验研究[D].河北师范大学,发展与教育心理学,2012,硕士.
[18]丁五一.零担货物的行包化运输管理刍议[J].中国铁路.2008(07)
[19]王荣超.硅纳米线/硅薄膜异质结太阳电池制备及性能研究[D].哈尔滨工业大学,2013.
[20]于冬.面向数字城市的复杂性研究[D].天津大学,2004.
[21]徐金镇.青少年社会工作问题研究[D].华侨大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[22]刘海鸥,陈慧岩,金亚英,翟涌.基于转速信号的履带车辆主离合器控制策略[J].农业机械学报.2005(06)
[23]钱小军.Web文本挖掘技术研究及其实现[D].浙江大学,2002.
[24]王应明1a,杨隆浩1b,常雷雷2,傅仰耿1b.置信规则库规则约简的粗糙集方法[J].控制与决策.
[25]赵利娜.中国猕猴桃主产区溃疡病病原菌鉴定及其致病力检测[D].安徽农业大学,园艺,2012,硕士.
[26]毛洪京.围产期情绪自我管理训练对产后抑郁症的影响[D].浙江大学,精神病与精神卫生学,2014,硕士.
[27]刘林,宋方超.用阻尼索系统对框架结构进行抗震加固分析[J].地震工程与工程振动,2014,S1:853-857.
[28]李晓梅.红细胞刺激因子在癌性贫血中应用的meta分析及血细胞自动识别与病理分析[D].山东大学,2014.
[29]姚柳伊.健胃消胀合剂治疗慢性萎缩性胃炎肝胃不和证的临床疗效观察[D].甘肃中医学院,中医内科学,2014,硕士.
[30]曹中明.结构/镀层变化对Sn3Ag0.5Cu合金焊料界面金属间化合物电迁移的影响[D].重庆大学,材料加工工程,2014,硕士.
[31]余韵律.闽台名医临证处方用药配伍特色研究[D].福建中医药大学,方剂学,2014,硕士.
[32]肖伟栋,夏明超,唐念.考虑多DG接入的配电网区域保护新方案[J].电力系统保护与控制,2014,09:103-109.
[33]蒋万林.铟、镉硫化物的制备及其光催化还原CO_2的性能研究[D].天津理工大学,2014.
[34]禹旻.超音速平板边界层展向波包型扰动的演化[D].天津大学,流体力学,2013,硕士.
[35]朱瑶.中国农业物质流的空间分布特征研究[D].南京财经大学,统计学,2012,硕士.
[36]刘福林.基于订单提交策略选择对投资业绩影响的实证研究[D].复旦大学,金融学,2012,硕士.
[37]黄娟娟.产业技术创新战略联盟治理机制研究[D].武汉理工大学,管理科学与工程,2012,硕士.
[38]程露.东风4轮对轴箱加速度与轮轨力的传递关系及载荷谱的研究[D].北京交通大学,车辆工程,2013,硕士.
[39]康小燕.基于计算机视觉的生菜氮素营养检测的研究[D].南京农业大学,作物,2013,硕士.
[40]王彦.石墨烯的制备及其在聚合物复合材料中的应用[D].上海交通大学,2012.
[41]乾勇.钢箍加固砖石古塔砌体墙抗震性能试验研究[D].扬州大学,防灾减灾工程及防护工程,2012,硕士.
[42]孙旭辉,包塔娜,张凌云,张国华,王维广.染料敏化太阳能电池的研究进展[J].化工进展,2012,01:47-52+111.
[43]蒋建军.列车自动防护系统的形式化建模与验证[D].西南交通大学,交通运输工程,2014,硕士.
[44]张涛,闫红强,王丽莉,方征平.基于层层组装法构建阻燃天然纤维素纤维织物的研究进展[J].复合材料学报,2015,01:13-20.
[45]赵浔婷.从图里的翻译规范理论看《干校六记》葛浩文英译本[D].湖南师范大学,英语语言文学,2014,硕士.
[46]卢凤丽.OFDMA网络分层视频组播系统资源分配的研究[D].大连海事大学,信息与通信工程,2013,硕士.
[47]夷赟.小产权法律问题研究[D].华东政法大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[48]陈得治,郭志忠.配电网模糊匹配潮流状态估计方法分析[J].电力系统自动化,2005,13:34-39.
[49]王保军,杜大川.美国Citisteel公司轧钢厂四辊轧机自动轧钢系统[J].冶金自动化,2000,01:31-34.
[50]裴家学.路东凹陷九上段沉积体系及储层研究[D].东北石油大学,地质工程（专业学位）,2013,硕士.