转pAPX水稻对镉、锌胁迫的耐性分析

论文摘要

随着工业技术的发展,重金属在土壤中的含量越来越高。植物修复可部分解决这一问题且正引起人们的普遍关注。但现在发现许多用于修复的超量积累植物生长缓慢、植株矮小、地上部生物量小,成了实际应用中的最大限制。利用基因工程手段改变植物对重金属吸收、转运、积累和忍耐的机制,从而提高植物对重金属的富集能力,将成为今后植物修复领域研究的一个重要方向。本研究以导入并过量表达了编码大麦pAPX 的基因HvAPX1 的水稻为材料,探讨转基因植物对镉、锌胁迫的耐性提高与否,提高程度以及可能的耐性机制,研究结果为提高植物修复效率提供科学依据。取得的主要结果如下: 1. 用PCR 技术鉴定HvAPX1 基因导入T2 代水稻植株,结果表明,转基因植株的基因组DNA 含有HvAPX1 基因片段,而非转基因水稻植株没有该基因片段。使用RT-PCR 技术验证了导入的HvAPX1 基因在T3 代水稻植株中高量表达。2. 转pAPX 水稻受镉胁迫的实验结果表明,由于pAPX 基因的过量表达,Cd20μM 处理六天后转基因植株叶片内的APX活性始终保持在较高水平,而野生型水稻植株叶片内的APX活性在胁迫初期略微上升后呈现下降趋势;镉胁迫下虽然植株根系的伸长都受到了显著的抑制,但是转基因株系的根系生长受镉的抑制明显低于镉对野生型植株的抑制,表现出一定的耐性;在给镉培养6 天之后,转基因植株和野生型植株间的生物量和叶绿素含量也存在显著差异;Cd20μM 处理六天后,尽管转基因及野生型水稻无论是在根部还是在地上部分,单位干重内的镉含量并没有差异,但是,由于转基因植株生物量明显高于非转基因植株,导致转pAPX 基因水稻在镉胁迫下能够累积更多的镉。3. 转pAPX 水稻受锌胁迫的实验结果表明,由于pAPX 基因的过量表达,转基因植株的根系伸长量、叶绿素含量以及APX 活性都明显高于野生型植株。与野生型植株相比,转基因水稻对锌胁迫具有一定的耐性。但是,与镉胁迫下转pAPX 基因水稻能够累积更多的镉不同的是,转pAPX 基因水稻在锌胁迫下并不能累积更多的锌。

论文目录

• 摘要
• 第一章 文献综述
• 1.1 土壤重金属污染与植物修复
• 1.2 镉对植物的毒害和植物耐镉毒害机理
• 1.2.1 镉毒害的症状
• 1.2.2 植物镉毒害机理
• 1.2.3 植物耐镉毒害的主要机理
• 1.3 锌对植物的毒害和植物耐锌毒害机理
• 1.3.1 锌的营养作用
• 1.3.2 锌毒害的症状
• 1.3.3 植物锌毒害机理
• 1.3.4 植物耐锌毒害的主要机理
• 1.4 植物中活性氧的产生及清除机制
• 1.4.1 植物体内活性氧的产生
• 1.4.2 活性氧在植物中的双重功效
• 1.4.3 植物体内活性氧的清除
• 1.5 植物体中的 APX
• 1.5.1 APX 的特性、定位和生理功能
• 1.5.2 APX 的表达调控
• 1.6 利用转基因植株提高植物抗氧化能力研究进展
• 第二章 研究方案与转基因材料准备
• 2.1 研究方案
• 2.1.1 研究目标
• 2.1.2 技术路线
• 2.2 试验材料与处理
• 2.2.1 试验材料
• 2.2.2 培养条件及方法
• 2.2.3 转pAPX 水稻纯合系的验证和扩繁
• 2.2.4 HvAPX1 转录水平的验证
• 第三章 转 PAPX 基因水稻耐镉胁迫的特征研究
• 3.1 试验材料与处理
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 培养条件及处理
• 3.2 测定方法
• 3.2.1 生物量测定
• 3.2.2 叶绿素含量测定
• 3.2.3 APX 活性测定
• 3.2.4 SOD 活性测定
• 2O₂含量测定'>3.2.5 H₂O₂含量测定
• 3.2.6 镉含量测定
• 3.2.7 数据统计分析
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 镉胁迫下野生型水稻表型分析
• 3.3.2 转pAPX 基因水稻耐镉的生理特性
• 3.3.3 转基因和野生型植株镉含量和累积量
• 3.4 结论与讨论
• 3.4.1 本章结论
• 3.4.2 讨论
• 第四章 转PAPX 基因水稻耐锌胁迫的特征研究
• 4.1 试验材料与处理
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 培养条件及处理
• 4.2 测定方法
• 4.2.1 锌含量测定
• 4.2.2 其它指标测定
• 4.2.3 数据统计分析
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 锌胁迫下野生型水稻表型分析
• 4.3.2 转pAPX 基因水稻耐锌的生理特性
• 4.3.3 转基因和野生型植株锌含量和累积量
• 4.4 小结与讨论
• 4.4.1 本章结论
• 4.4.2 讨论
• 第五章 讨论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介