【摘要】：土壤鋅(Zn)和鎘(Cd)污染問題一直以來都是農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)亟待解決的難題。通過科學(xué)的施用硝態(tài)氮肥降低上述金屬進(jìn)入植物體內(nèi)被認(rèn)為是污染土壤農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)的重要措施。NRT1.1和NRT1.2是植物根系負(fù)責(zé)吸收硝態(tài)氮的主要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。然而,關(guān)于NRT1.1和NRT1.2在調(diào)控植物Zn和Cd積累過程中的作用及機(jī)制尚不清楚。因此,本研究將首先以Colombia-0野生型擬南芥(Col-0)、NRT1.1缺失突變體nrtl.1和Chl1.5為供試材料,通過固體培養(yǎng)基和水溶液培養(yǎng)兩種栽培模式,揭示NRT1.1對(duì)Zn脅迫下植物體內(nèi)Zn積累的作用。另一方面,最新的研究指出外源脫落酸(ABA)能阻控Cd在植物體內(nèi)的積累�？紤]到NRT1.2亦是脫落酸攝入轉(zhuǎn)運(yùn)體,因此本文還將以Col-0、NRT1.2缺失突變體nrtl.2和NRT1.2過表達(dá)NRT1.2ox植株為供試材料,研究水培條件下NRT1.2在協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)ABA進(jìn)而阻控Cd積累過程中的作用。主要結(jié)果如下:(1)通過無損傷微電極測定Col-0根尖硝酸鹽離子流速發(fā)現(xiàn),250μM Zn處理顯著促進(jìn)了根分生區(qū)、伸長區(qū)和成熟區(qū)的硝酸鹽吸收速率,增幅分別為218%、253%和38%;Zn處理還顯著誘導(dǎo)了pNRT1.1::NRTRT1.1-GFP轉(zhuǎn)基因植株根尖GFP熒光的增強(qiáng),以及pNRT1.1::NRT1.1-GUS轉(zhuǎn)基因植株根尖GUS染色的加深。這些結(jié)果表明,Zn處理下擬南芥根對(duì)硝酸鹽吸收的增加可能與NRT1.1有著重要關(guān)系。進(jìn)一步以Col-0和NRT1.1缺失功能突變體nrt1.1和chl1.5為供試材料發(fā)現(xiàn),250 μMZn固體培養(yǎng)基培養(yǎng)條件下Co1-0植株根部Zn含量分別是nrt1.1和chl1.5的1.82和1.83倍;地上部Zn含量則為nrt1.和chl1.5的1.61和1.55倍。水培50 μMZn處理下,Col-0植株根部Zn含量分別是nrt1.1和chl1.5的1.31和1.64倍,地上部Zn含量分別是nrt1.1和chl1.5的1.24和1.43倍。上述兩種培養(yǎng)方式均表明,抑制NRT1.1活性能夠顯著降低植物體內(nèi)Zn的含量。此外,兩種培養(yǎng)方式下生物量和光合指標(biāo)(葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈱?shí)際量子產(chǎn)量Y(II))均表明,抑制NRT1.1活性可緩解Zn脅迫引起的生長脅迫和光合抑制�；贜O3--Zn共存循環(huán)和間隔循環(huán)處理的試驗(yàn)方法,本研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)Zn和NO3-共存時(shí)Co1-0與nrt1.1和chll.5植株地上部和根系Zn含量差異顯著高于Zn和NO3-間隔處理,說明Zn脅迫下NRT1.1促進(jìn)Zn的積累與N03-的共運(yùn)有關(guān)。綜上,Zn脅迫可能通過某種方式誘導(dǎo)了NRT1.1的表達(dá)促進(jìn)硝酸鹽吸收的同時(shí)協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)Zn離子進(jìn)入體內(nèi)。抑制植物NRT1.1活性可降低植株體內(nèi)Zn含量的積累并緩解Zn脅迫引起的生長脅迫和光合抑制。(2)10 μMCd水培條件下,外源ABA可顯著緩解Cd脅迫對(duì)Co1-0擬南芥的生長抑制和光合損傷,而對(duì)NRT1.2缺失突變體nrt1.2的作用卻顯著減弱。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),外源ABA可使Co1-0地上部和根部ABA含量分別增加12%和28%,而nrt1.2地上部和根部ABA含量都無明顯變化。該結(jié)果表明,NRT1.2可能參與協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)外源ABA緩解植物Cd脅迫誘導(dǎo)的生長抑制和光合損傷的過程。基于植物體內(nèi)Cd含量的分析,本研究發(fā)現(xiàn)外源ABA分別使NRT1.2過表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株NRT1.2ox-1、NRT1.2ox-2、Col-0和nrtl.2的Cd含量降低了77%、64%、38%和27%(地上部)和39%、29%、27%和8%(根系)。這些結(jié)果均表明,NRT1.2可能參與協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)ABA進(jìn)而阻控植物Cd積累。此外,外源ABA抑制Co1-0根系Cd吸收相關(guān)基因IRRT1、ZIP1、ZIP4和Nrampl的表達(dá)。進(jìn)一步比較上述個(gè)基因在NRT1.2過表達(dá)植株、Co1-0和NRT1.2突變體株系間表達(dá)量的差異,結(jié)果發(fā)現(xiàn)NRT1.2介導(dǎo)的ABA阻控Cd吸收主要與I和Nramp1有關(guān)。綜上,外源ABA可能基于NRT1.2的轉(zhuǎn)運(yùn)抑制IRT1和Nramp1表達(dá)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)植物體內(nèi)Cd積累的減控。
【圖文】：

進(jìn)一步研究Ｚｎ處理促進(jìn)植株根部Ｎ0ｒ流入的分子機(jī)制，首先我們以逡逑尸順７７」：．？規(guī)７７．／－ＧＦＰ轉(zhuǎn)基因植株為供試材料，觀察了邋Ｚｎ處理對(duì)ＧＦＰ熒光強(qiáng)度逡逑和分布的影響。觀察結(jié)果如圖２－２邋（Ａ）所示，與對(duì)照相比，，Ｚｎ處理下植物根尖逡逑熒光強(qiáng)度增加，主要表現(xiàn)在分生區(qū)和伸長區(qū)。與該現(xiàn)象相一致的是，我們以逡逑／Ｗ／？７７．／．＿．Ｗ／？７７．／－Ｇ以轉(zhuǎn)基因植株為供試材料，觀察Ｚｎ處理對(duì)植物根部ＧＵＳ染逡逑色情況的影響。根據(jù)圖２－２邋（Ｂ）所示，與對(duì)照相比，Ｚｎ處理下植物根尖藍(lán)色加逡逑深，藍(lán)色分布面積加大，主要表現(xiàn)在分生區(qū)和伸長區(qū)。綜上，這些結(jié)果表明Ｚｎ逡逑處理主要誘導(dǎo)了植物根部分生區(qū)和伸長區(qū)ＮＲＴ１．１蛋白水平的表達(dá)。結(jié)合先前無逡逑損傷微電極測定Ｚｎ處理下促進(jìn)植物根部Ｎ0ｒ離子的流入的結(jié)果，可推測認(rèn)為逡逑Ｚｎ處理促進(jìn)Ｃｏｌ－０擬南芥根硝酸鹽吸收可能與ＮＲＴ１．１有關(guān)。逡逑／Ａｓ邐Ｃｏｎｔｒｏｌ邐Ｚｎ逡逑Ｇｌ＾＾ｔｌｕｏｒｃｓｃｃｎｃｅ邋Ｉ邐）邐１１逡逑（ｃ）邐（ｄ）逡逑ｂｒｉｇｈｔ－ｆｉｅｌｄ逡逑（Ｂ）邋邐逡逑戈邐丨邋Ｉ邐逡逑Ｃｏｎｔｒｏｌ邐１逡逑ｚｎ邋今逡逑圖２－２Ｚｎ處理對(duì)ＮＲＴＩ．丨蛋白水平表達(dá)影響。植株處理同圖２－１相同，處理第３ｄ測定（Ａ）逡逑ＧＦＰ熒光

進(jìn)一步研究Ｚｎ處理促進(jìn)植株根部Ｎ0ｒ流入的分子機(jī)制，首先我們以逡逑尸順７７」：．？規(guī)７７．／－ＧＦＰ轉(zhuǎn)基因植株為供試材料，觀察了邋Ｚｎ處理對(duì)ＧＦＰ熒光強(qiáng)度逡逑和分布的影響。觀察結(jié)果如圖２－２邋（Ａ）所示，與對(duì)照相比，Ｚｎ處理下植物根尖逡逑熒光強(qiáng)度增加，主要表現(xiàn)在分生區(qū)和伸長區(qū)。與該現(xiàn)象相一致的是，我們以逡逑／Ｗ／？７７．／．＿．Ｗ／？７７．／－Ｇ以轉(zhuǎn)基因植株為供試材料，觀察Ｚｎ處理對(duì)植物根部ＧＵＳ染逡逑色情況的影響。根據(jù)圖２－２邋（Ｂ）所示，與對(duì)照相比，Ｚｎ處理下植物根尖藍(lán)色加逡逑深，藍(lán)色分布面積加大，主要表現(xiàn)在分生區(qū)和伸長區(qū)。綜上，這些結(jié)果表明Ｚｎ逡逑處理主要誘導(dǎo)了植物根部分生區(qū)和伸長區(qū)ＮＲＴ１．１蛋白水平的表達(dá)。結(jié)合先前無逡逑損傷微電極測定Ｚｎ處理下促進(jìn)植物根部Ｎ0ｒ離子的流入的結(jié)果，可推測認(rèn)為逡逑Ｚｎ處理促進(jìn)Ｃｏｌ－０擬南芥根硝酸鹽吸收可能與ＮＲＴ１．１有關(guān)。逡逑／Ａｓ邐Ｃｏｎｔｒｏｌ邐Ｚｎ逡逑Ｇｌ＾＾ｔｌｕｏｒｃｓｃｃｎｃｅ邋Ｉ邐）邐１１逡逑（ｃ）邐（ｄ）逡逑ｂｒｉｇｈｔ－ｆｉｅｌｄ逡逑（Ｂ）邋邐逡逑戈邐丨邋Ｉ邐逡逑Ｃｏｎｔｒｏｌ邐１逡逑ｚｎ邋今逡逑圖２－２Ｚｎ處理對(duì)ＮＲＴＩ．丨蛋白水平表達(dá)影響。植株處理同圖２－１相同，處理第３ｄ測定（Ａ）逡逑ＧＦＰ熒光
【學(xué)位授予單位】：浙江工商大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X503.23

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 朱林;左妍妍;曹金山;王小迪;楊薇;王幼寧;;大豆NRT1.2同源基因的生物信息學(xué)分析[J];大豆科學(xué);2019年03期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 潘維;硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白NRT1.1和NRT1.2在植物鋅和鎘積累過程中的作用研究[D];浙江工商大學(xué);2019年

2 馮素花;茶樹硝酸根轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白NRT1.2、NRT1.5和NRT2.5基因的克隆與表達(dá)[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2014年

本文編號(hào)：2689843