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《福建农林大学》 2004年
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芸苔属蔬菜重金属累积特性及抗Cd基因的差异表达与克隆

王松良  
【摘要】:镉(Cd)位列重金属“五毒”(Cd、Hg、As、Cr、Pb)之首,是人体最危险的致癌物之一,最易在肾和骨骼中大量积累,导致肾功能衰竭、骨软化和骨碎。我国有严重Cd污染农田,分布在包括福建省在内的11省区。与其它“四毒”相比,进入土壤的Cd主要分布在耕作层,一般不被土壤固定,易于被作物吸收,蔬菜茎叶可食部位更容易累积Cd。我国蔬菜总产量年3.45亿t,位居世界第一。城乡菜篮子基地大多位于城郊工业区,蔬菜用地普遍受城乡工业污染,各大城市蔬菜Cd含量平均超国家卫生标准的2-3倍,最高达5.2倍。入世后,属于劳动密集型的、易于出口创汇的蔬菜产业,却因其卫生品质问题,削弱其在国际市场的竞争力。治理Cd污染土壤、降低蔬菜Cd含量,迫在眉睫。 本研究以24个芸苔属蔬菜基因型为材料,期望从蔬菜种质资源中筛选出:①抗Cd基因型即Cd低累积基因型用于低Cd含量、高卫生品质蔬菜育种与生产;②耐Cd基因型即Cd高富集基因型用于Cd污染土壤修复。主要结果如下: 1.研究出易于控制误差的温室水培试验体系:应用蛭石代替土壤育苗,以去离子水代替自来水配制营养液,以塑料网兜、珍珠岩石和塑料泡沫等简易材料固定植株,探索出易于控制蔬菜重金属离子误差的温室水培试验体系; 2.小白菜茎叶食用部位是Cd累积和分配的部位:在125μmol.L~(-1)的Cd、Pb、As等3种重金属浓度胁迫下,13个小白菜基因型茎叶平均Cd含量为373.34mg.kg~(-1)(国家卫生安全标准高限为0.20 mg.kg~(-1)),分别是Pb(62.20 mg.kg~(-1),国家卫生安全标准高限为0.40 mg.kg~(-1))和As(27.56 mg.kg~(-1),国家卫生安全标准高限为0.70 mg.kg~(-1)的6.0和13.6倍。说明Cd比Pb、As更易在茎叶食用部位累积,也说明了小白菜食用部位(茎叶)是Cd累积和分配的部位。 3.筛选出抗Cd和耐Cd的小白菜基因型:设置不同Cd胁迫浓度,结合最适合的胁迫浓度和生理生化耐性指标研究,筛选出小白菜抗Cd基因型(低累积)“Dr-SHQ”和耐Cd基因型(高富集)“Kt-RBD”。在50umol.L~(-1) Cd胁迫下,二者茎叶Cd含量分别为114.87和699.92 mg.kg~(-1),后者是前者4.97倍,分别是13个小白菜基因型茎叶平均含量的36.8%和182.62%;其Cd耐性指数分别达到97.8%和91.5%,说明两个基因型在Cd胁迫下都能正常生长,可分别作为低Cd含量、高卫生品质蔬菜育种和Cd污染土壤修复的材料。 4.检测到小白菜茎叶Cd低累积和高富集相关的RAPD标记:小白菜茎叶Cd低累积RAPD标记长度1个,长度是350bp;高富集RAPD标记1个,长度为610bp;以及结球甘蓝茎叶高富集RAPD标记1个,长度为470bp。说明芸苔属蔬 菜茎叶食用部位cd累积特性的差异有其遗传背景,在Cd胁迫下,“Dr一sllQ”和 “Kt一RB护的抗、耐Cd基因都得到表达. 5.获得5个小白莱cd杭、耐性基因差异表达片段:Cd胁迫下,研究“Dr一SIIQ’’ 和“Kt一RB护的Cd杭、耐性基因的差异表达,结果共获得23个差异片段。其中 Cdd3、cdds、Cddl6等3个差异表达片段与同属于芸苔属植物的印度芥菜、拟南 芥等重金属解毒代谢的限速酶一半耽氛酸合成酶的编码基因同源性达 81%一96%; 片段cdd15与编码金属硫蛋白合成酶基因有78%的同源性;片段cdd18与重金属 解毒代谢的另一个限速酶一Y一谷氛酸一半脱氛酸合成酶基因高度同源(92%)。上 述5个差异片段除了Cdds来源于基因型“Kt一RBD”外,其它4个均源于基因型 “Dr一SHQ”.说明cd杭性和耐性既有共同的解毒代谢,又存在不同的表达机制, 值得深入探讨. 6.半耽氛酸合成酶编码基因的克隆:以“Dr一sHQ”和“Kt一RBD”的cDNA 为模板,通过特异引物PCR扩增,从“Dr一SHQ”的。DN^中获得长度sz7bp(wl) 的特异条带,从“Kt一RBD"eDNA中获得长度为528bp(WZ)和810bp(W3)2条带. 其中W1与wZ仅有5个碱基的差异,二者与印度芥菜、拟南芥等植物编码半脆氨 酸合成酶的cDN人有99%一92%的同源性.说明已从小白菜中克隆到半耽氨酸合成 酶编码基因cDNA的保守片段,为其全基因序列的克隆以及深入研究小白菜杭Cd 的分子机制、耽氨酸合成酶的表达与功能莫定了基础.
【学位授予单位】:福建农林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:S63

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前6条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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3 王发明;柚(citrus grandis Osbeck)单染色体AFLP分子标记体系及文库的建立[D];福建农林大学;2010年
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6 熊智强;还原型谷胱甘肽高产菌的胁迫生理特性与高密度发酵过程优化技术[D];华东理工大学;2011年
7 曾凡荣;水稻铬毒害和耐性的生理与分子机理研究[D];浙江大学;2010年
8 戴开结;滇中云南松适应低磷环境的机理研究[D];中南林业科技大学;2006年
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10 朱彦涛;甘蓝型油菜Polima CMS和陕2A CMS的形态和生化特征及其胞质遗传物质的比较研究[D];西北农林科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 马琳;砷污染地下水修复的渗透反应墙材料筛选及除砷机理研究[D];华中农业大学;2010年
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5 翟静雅;猪粪农用对土壤—小麦系统中镉迁移的影响[D];华中农业大学;2010年
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8 宋俊英;芸薹属植物对砷胁迫的反应及其机理研究[D];华中农业大学;2010年
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10 田雨;转基因抗虫恢复系配合力研究及强优势组合选育[D];华中农业大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前8条
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【相似文献】
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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4 记者 季明 施雨岑;“世博一代”:热情自信的“小白菜”[N];新华每日电讯;2010年
5 翟洪民;夏季小白菜怎样栽培才高产[N];河南科技报;2007年
6 本报记者 刘力源;距离世博园区最远的“小白菜”[N];文汇报;2010年
7 曹杰 本报记者 王春;“小白菜”创意LED棒服务世博[N];科技日报;2010年
8 王雪飞;只种不吃 蔬菜能当“土壤治疗仪”[N];健康报;2008年
9 本报记者 彭德倩;我有一首歌,唱给你们听[N];解放日报;2010年
10 南京市浦口区农林局 杨基楼;小白菜一年种八茬[N];江苏农业科技报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王松良;芸苔属蔬菜重金属累积特性及抗Cd基因的差异表达与克隆[D];福建农林大学;2004年
2 宋阿琳;小白菜对镉胁迫的响应及硅缓解镉毒害的机制[D];南京农业大学;2009年
3 李建设;基于银川平原地下水质的叶菜水培营养液配方研究[D];西北农林科技大学;2011年
4 孙光闻;小白菜镉积累及毒害生理机制的研究[D];浙江大学;2004年
5 汪李平;小白菜硝酸盐含量基因型差异及其遗传行为的研究[D];华中农业大学;2002年
6 陈巍;增铵对小白菜部分生理生化指标的影响及其机理研究[D];南京农业大学;2005年
7 李彦;硒对小白菜盐胁迫的缓解效应及其机理研究[D];山东农业大学;2008年
8 王萍;中国主要芸薹属蔬菜抗氧化能力基因型差异和环境效应的研究[D];浙江大学;2005年
9 王华静;矿质、有机氮营养对小白菜生长和品质的影响及机理研究[D];浙江大学;2006年
10 唐绍清;稻米蒸煮和营养品质性状的QTL定位[D];浙江大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 贾朝佩;作物对外源硒的吸收效果及外源硒对作物生物量的影响研究[D];安徽农业大学;2010年
2 邱杨;小白菜耐盐性的遗传分析与耐盐相关基因的差异表达研究[D];中国农业科学院;2004年
3 徐磊;铜胁迫对小白菜生理生化指标的毒害作用[D];福建农林大学;2003年
4 宋正旭;小白菜植株原位真空渗入遗传转化体系的研究[D];西北农林科技大学;2002年
5 陈晓婷;几种改良材料对镉铅锌污染土壤上小白菜生长及元素吸收的影响[D];福建农林大学;2002年
6 生秀梅;甲胺磷农药对小白菜污染的生物标志物研究[D];华中师范大学;2005年
7 洪春来;菜园土壤铅污染的物理化学行为及生物学表征[D];浙江大学;2004年
8 魏丹;阿维菌素和杀虫单在小白菜及土壤中的残留污染行为研究[D];中国农业科学院;2011年
9 王东红;蚯蚓粪对小白菜、樱桃萝卜生长和品质的影响[D];山东农业大学;2010年
10 许建光;硅抑制小白菜吸收重金属铬的作用机理研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2007年
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