林科院亞林所卓仁英:Cd高積累與低積累柳樹耐Cd機制的研究|NMT重金屬創新平臺-自主發布-資訊-生物在線

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林科院亞林所卓仁英:Cd高積累與低積累柳樹耐Cd機制的研究|NMT重金屬創新平臺

作者:旭月(北京)科技有限公司 2020-11-12T15:31 (訪問量:7036)

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NMT作為生命科學底層核心技術,是建立活體創新科研平臺的必備技術。2005年~2020年,NMT已扎根中國15年。2020年,中國NMT銷往瑞士蘇黎世大學,正式打開歐洲市場。

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基本信息

主題:Cd高積累與低積累柳樹耐Cd機制的研究

期刊:Tree Physiology

影響因子:3.477

研究使用平臺:NMT重金屬創新平臺

標題:Transporters and ascorbate–glutathione metabolism fordifferential cadmium accumulation and tolerance in two contrasting willow genotypes

作者:中國林業科學研究院亞熱帶林業研究所卓仁英、韓小嬌

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檢測離子/分子指標

Cd2+

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檢測樣品

50日齡柳樹根(距根尖0、200、400、600、800、1000、1200、1400、1600 μm的根表上的點)




中文摘要(谷歌機翻)

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柳柳是低鎘(Cd)累積柳(LCW),而其栽培品種柳柳(Salix matsudana var)。松達納河umbraculifera Rehd。是一種高Cd積累和耐受性的柳樹(HCW)。兩種柳樹種中鎘差異累積和耐受性的生理和分子機制了解甚少。在這里,我們證實了從Cd到芽的從根到芽的Cd轉運能力差異導致了這兩種柳型基因在其地上部分的Cd累積差異。Cd的累積優先發生在運輸途徑中,Cd主要位于液泡,細胞壁和通過在組織和亞細胞水平上的鎘位置分析,在HCW樹皮中的細胞間空間。比較轉錄組分析顯示,幾種金屬轉運蛋白基因(ABC轉運蛋白,K+轉運蛋白/通道,黃色條紋狀蛋白,鋅調節轉運蛋白/鐵調節轉運蛋白)的表達更高類蛋白等)參與了HCW的根吸收和轉運能力;同時,抗壞血酸-谷胱甘肽的代謝途徑在Cd排毒和Cd蓄積器HCW的更高耐受性中起著重要作用。這些結果為進一步了解木本植物中Cd積累的分子機制奠定了基礎,并為分子輔助篩選木本植物品種進行植物修復提供了新的見識。



離子/分子流實驗處理方法


100 μM CdCl2處理低鎘積累型柳樹(LCW)和高鎘積累型柳樹(HCW)24h

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離子/分子流實驗結果


用NMT進一步比較了兩個基因型柳樹根系Cd的吸收。CdCl2處理24小時后,兩種基因型柳樹根尖距頂端0-1800μm處的Cd2+凈流入量穩定(圖a),0-800μm處的凈Cd2+流入量相對較高。LCW和HCW的最大凈Cd2+流入量在400μm處升高(圖a)。兩種基因型間Cd2+內流有明顯差異(圖b和c)。HCW根系Cd2+內流比LCW高1.83倍,說明HCW根系對Cd的吸收能力高于LCW。

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其他實驗結果

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  • HCW根對Cd脅迫的耐受高于LCW的根。

  • 兩種柳樹基因型在鎘的轉運因子方面存在顯著差異。

  • 鎘位于組織水平和亞細胞水平。

  • 嫁接實驗證明,該方法能有效地將Cd從根向莖部輸送。

  • 通過比較轉錄組分析,確定了重金屬轉運體對Cd吸收和轉運的差異。

  • HCW的特征是具有一個主要的AsA-GSH代謝途徑。

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結論


通過形態生理學和轉錄組學的比較分析,確定了兩種不同柳樹基因型對Cd的耐受性、積累和分布。HCW比LCW具有更高的Cd耐性和積累能力。兩個柳樹基因型間Cd積累量的差異與負責Cd吸收和根-莖轉移的轉運蛋白差異表達有關。此外,與AsA-GSH代謝途徑相關的關鍵基因、代謝產物和酶活性在HCW的Cd解毒和耐受中起著重要作用。總之,本研究不僅為進一步了解木本植物中鎘積累的分子機理奠定了基礎,而且為篩選木本植物進行植物修復提供了新的思路。

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離子流實驗使用的測試液


0.1 mM CdCl2,pH 6.0

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關鍵詞:馬尾柳 松達納河 傘狀鎘脅迫,積累和解毒,比較形態生理和轉錄組,AsA–GSH代謝途徑

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