近年來(lái),農(nóng)田遭受鎘（Cd）污染問(wèn)題日益突出,嚴(yán)重影響農(nóng)作物正常生長(zhǎng)及農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)安全。通過(guò)篩選高/低Cd累積作物品種并分析品種間Cd累積差異的機(jī)制,進(jìn)而采用農(nóng)藝調(diào)控措施降低Cd在作物中的累積是中、低Cd污染農(nóng)田農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)的研究熱點(diǎn)。本研究通過(guò)對(duì)種植在Cd污染土壤中的高（Liuye）、低（Quanhong）Cd累積莧菜（Amaranthus mangostanus L.）根際有機(jī)酸及根數(shù)字表達(dá)譜數(shù)據(jù)（Gene Expression Profile）分析,篩選標(biāo)志差異代謝物和顯著差異表達(dá)基因,獲得2個(gè)根系有機(jī)酸分泌關(guān)鍵基因Am ALMT2和Am ALMT7,2個(gè)土壤Cd吸收關(guān)鍵基因Am IRT2和Am Nramp6。以它們?yōu)槟康幕?通過(guò)同源克隆獲得其全長(zhǎng)并分析基因的生物學(xué)信息,采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)帶有目的基因的重組質(zhì)粒在洋蔥表皮細(xì)胞表達(dá),并通過(guò)酵母異源表達(dá)和擬南芥轉(zhuǎn)基因技術(shù)驗(yàn)證了目的基因的功能。進(jìn)一步探究了氮肥形態(tài)對(duì)莧菜根部Am ALMT2、Am ALMT7和Am IRT2基因表達(dá)量的影響,以期為這些關(guān)鍵基因的調(diào)控提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:（1）土培實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示高累積Cd莧菜品種具有相... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

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作物累積土壤鎘的關(guān)鍵過(guò)程（Fengetal.[42]）

暨南大學(xué)博士學(xué)位論文21態(tài)的Cd容易被根系吸收。高累積Cd品種根和莖葉Cd含量分別是低累積Cd品種的1.53倍和1.95倍，高累積品種的可食部分（莖葉部）Cd含量達(dá)0.75mg/kg干重，低累積品種可食部分Cd含量為0.39mg/kg干重。由此可知高累積品種較低累積品種具有更強(qiáng)的Cd累積能力，可能與它的根系參與活化了更多的土壤Cd有密切關(guān)系，造成品種間Cd累積差異的原因還可能有根系吸收有效態(tài)Cd的能力有關(guān)，需要進(jìn)一步的闡明導(dǎo)致Cd累積差異的原因和機(jī)制。圖2-1土培莧菜根際pH、根際溶液Cd含量及莧菜Cd含量注：不同大寫字母表示品種間相同指標(biāo)在0.05水平上呈顯著差異（p<0.05）。Figure2-1RhizosphericpH,rhizosphericsolutionCd,andCdconcentrationinedibleamaranthNote:Differentcapitallettersindicateasignificantdifferenceatp<0.05betweencultivarsinthesameindex.2.3.2莧菜根際有機(jī)酸主要成分及含量分析采用GC-MS解析兩個(gè)品種根際土壤有機(jī)酸并定量分析，并用多元統(tǒng)計(jì)分析軟件SIMCA對(duì)兩個(gè)品種的有機(jī)酸做主成分分析(principalcomponentanalysis)，自動(dòng)擬合后R2X為0.964，Q2Y為0.945，說(shuō)明不存在過(guò)擬合現(xiàn)象，且都接近1說(shuō)明該模型穩(wěn)定可靠，主成分分析結(jié)果如圖2-2所示，第一成分解釋了96.4%的變量，兩個(gè)品種的有機(jī)酸含量存在較大差異，分布距離較遠(yuǎn)未出現(xiàn)重疊。

暨南大學(xué)博士學(xué)位論文22圖2-2土培莧菜兩個(gè)品種的根際有機(jī)酸主成分分析圖（PCA）Figure2-2Principalcomponentanalysis(PCA)scoreplotbasedonorganicacidvariationsinrhizosphericsoilofedibleamaranth兩個(gè)莧菜品種的土壤有機(jī)酸定量分析結(jié)果如圖2-2所示，在本研究中共解析出17種峰面積較大的有機(jī)酸，也就是含量相對(duì)較高，可以認(rèn)為是待研究土壤根際有機(jī)酸的主要成分。其中含量相對(duì)較高的有乳酸、草酸、谷氨酸、天冬氨酸、棕櫚酸、蘋果酸、4-羥基丁酸、3-羥基丁酸、肉豆蔻酸和纈氨酸。柳葉莧菜根際土壤中乳酸、3-羥基丁酸、甘氨酸、蘋果酸、富馬酸、脯氨酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、天冬氨酸、谷氨酸和纈氨酸含量均顯著高于低累積Cd品種全紅莧菜（p<0.05），檢測(cè)到草酸含量呈現(xiàn)相反的結(jié)果即全紅莧菜根際土壤中含量更高，其它有機(jī)酸含量無(wú)顯著差異。結(jié)果表明高累積柳葉莧菜根際土壤中羧酸類有機(jī)酸含量總體較低累積全紅莧菜更高，這就意味著可能參與活化更多土壤中難溶態(tài)Cd，可能是導(dǎo)致兩個(gè)品種Cd累積差異的關(guān)鍵因素。

【參考文獻(xiàn)】：
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