Pb超富集植物金丝草对Pb的解毒机理及耐性策略

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41401364
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0701.环境土壤学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Pb hyperaccumulator plant—Pogonatherum crinitum was found by our research teem previous for the first time in China, which can grow normally in serious Pb contaminated environment. But currently it is still not clear of the tolerance strategies and detoxification mechanism of Pogonatherum crinitum to Pb stress. Morphological and physiological detoxification strategies were researched by atomic absorption spectrophotometer,reverse high performance liquid chromatography (HPLC), ion exchange chromatography, electron microscopy, PCR high purity identification and TUNE. Differentiation law of morphophysiology of leaf and root was researched in different Pb stress concentration of Pogonatherum crinitum. Compartmentalization position of Pb complexation in leaf organiation was scanned. And differences of intracellular scalariform DNA, organic acid, homocysteine protease actiity, cysteine protease activity, metallothionein, scavenge reactive oxygen species were measured. Relationship between tolerance properties to Pb stress and activating programmed cell death of Pogonatherum crinitum was revealed. The differences of morphological and physiological characteristics under different pulse conditions of Pogonatherum crinitum were conducted and sensitive and accuracy of detoxification mechanism was revealed. Finally, tolerance strategies and detoxification mechanism of Pogonatherum crinitum to Pb stress was revealed, which had important theoretical and practical significance to discover Pb enrichment and speeding up of soil repair to Pb pollution distribution.
课题组前期研究在国内首次发现了Pb超富集植物金丝草(Pogonatherum crinitum),可在高浓度Pb环境中正常生长,但其对高浓度Pb胁迫的解毒机制尚不清楚。本项目采用自主设计的异质及脉冲Pb胁迫试验装置,利用根系分析仪、离子交换层析、PCR高纯鉴定、反相高效液相色谱和电镜等手段,研究金丝草根系及叶片对Pb胁迫的形态学和生理学解毒策略,比较不同Pb胁迫条件下金丝草形态学指标的响应差异,分析金丝草叶片组织内Pb络合区室化的部位;定量测定金丝草胞内梯状DNA、有机酸、半胱氨酸蛋白酶活性、金属硫蛋白、活性氧清除系统等指标,探讨金丝草对Pb胁迫的生理学响应及其与激发其组织细胞程序性死亡的关系。分析金丝草在高Pb环境中形态和生理学解毒过程的启动机制,最终揭示金丝草对Pb胁迫的解毒机理及耐性策略。这对于发掘Pb超富集植物对Pb的富集潜力、加快Pb污染土壤的修复具有重理论和现实意义。

结项摘要

金丝草是课题组前期研究筛选出的一种Pb超富集植物,其可在高浓度Pb胁迫环境下正常生长,对Pb具有强的耐性和富集能力,为揭示其对Pb的解毒机理。本项目采用异质和脉冲Pb胁迫试验,通过测定不同Pb胁迫条件下金丝草的根系叶片形态、Pb的亚细胞分布等形态学指标,不同组织的荧光学特性、半胱氨酸蛋白酶活性、金属硫蛋白、活性氧清除系统、疏基(T-SH)、基脯氨酸(PRO)、Caspase3活力等生理学指标,以及根际土壤酶和微生物等指标,比较不同Pb胁迫条件下金丝草形态和生理指标的差异,发现了金丝草对Pb胁迫的解毒机理和耐性策略。研究结果表明,金丝草在遭遇土壤Pb胁迫后,通过根系的快速延伸避让Pb胁迫环境,在无法避让时通过增大根直径和表面积适应Pb胁迫环境;提高光的利用效率,增强SOD和POD抗氧化酶活性,清除活性氧自由基,细胞壁固定,机酸络合在解毒Pb中起着重要的作用,但未发现有脉冲启动机理;总疏基(T-SH)、基脯氨酸(PRO)在胁迫中期发挥了解毒作用,但在胁迫后期作用不明显,Caspase3活力先增大后减小,说明金丝草对Pb的解毒机理存在阶段性的响应机制。金丝草对Pb的耐性和解毒与加快细胞程序性死亡有一定关系。本项目发表了15篇标注国家自然科学基金资助的论文,其中SCI收录论文6篇,投稿录用论文4篇,获授权专利1项,培养已毕业1位博士和2位硕士研究生。这些研究结果丰富了植物抗逆胁迫的形态、生理学学科,为土壤重金属污染修复技术提供了一个新的突破口和途径,对从机理水平调控植物修复技术,加快重金属污染土壤的生态修复具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
铅胁迫对百喜草叶绿素荧光特性及酶活性的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    草业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    侯晓龙;蔡丽平;韩航;周垂帆;王果;刘爱琴
  • 通讯作者:
    刘爱琴
柳叶箬对Pb胁迫的生理响应及其体内Pb的亚细胞分布研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    农业环境科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈顺钰;韩航;陈加松;蔡丽平;侯晓龙;刘爱琴;周垂帆
  • 通讯作者:
    周垂帆
水土保持植物类芦对土壤酸胁迫的形态生理响应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    草业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈雪娇;韩航;侯晓龙;刘爱琴;蔡丽平;周垂帆;马祥庆
  • 通讯作者:
    马祥庆
金尾矿废弃地不同植被恢复模式对土壤理化性质的影响
  • DOI:
    10.13870/j.cnki.stbcxb.2015.06.025
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    水土保持学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    彭东海;侯晓龙;何宗明;刘露奇;蔡丽平;林静雯;江瑞荣;黄福才;钟均华
  • 通讯作者:
    钟均华
Impacts of Pb stress on leaf chlorophyll fluorescence, antioxidative enzyme activities, and organic acid contents of Pogonatherum crinitum seedlings.
Pb胁迫对玉蜀黍幼苗叶片叶绿素荧光、抗氧化酶活性和有机酸含量的影响。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Flora - Morphology, Distribution, Functional Ecology of Plants
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiaolong Hou;Hang Han;Liping Cai;Aiqin Liu;Xiangqing Ma;Chuifan Zhou;Guo Wang;Fanrui Meng
  • 通讯作者:
    Fanrui Meng

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其他文献

不同发育阶段杉木人工林凋落物的生态水文功能
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  • 期刊:
    水土保持学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    周丽丽;蔡丽平;马祥庆;吴鹏飞;侯晓龙;陈奶莲;刘春华;蒋宗垲
  • 通讯作者:
    蒋宗垲
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  • DOI:
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  • 期刊:
    中国农学通报
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  • 作者:
    吴鹏飞;祥庆;邹显花;侯晓龙;缪丽娟;蔡丽平;Wu Pengfei1,2,Ma Xiangqing1,2,Zou Xianhua1,2,Hou X;2 Chinese Fir Research Center of Fujian,Fuzhou 350
  • 通讯作者:
    2 Chinese Fir Research Center of Fujian,Fuzhou 350
缺磷条件不同钙浓度水培杉木营养液酸度的比较
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国农学通报
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    --
  • 作者:
    吴鹏飞;马祥庆;侯晓龙;林霜霜;蔡丽平;任晶晶;Wu Pengfei 1,2,Ma Xiangqing 1,2,Hou Xiaolong 1,2,L;2 Chinese Fir Research Center of Fujian,Fuzhou 350
  • 通讯作者:
    2 Chinese Fir Research Center of Fujian,Fuzhou 350
全天时多波长激光雷达系统研制与信噪比分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 作者:
    狄慧鸽;侯晓龙;阎蕾洁;毛建东
  • 通讯作者:
    毛建东
基于生态需水的水资源供需平衡分析
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    郑超磊;舒畅;刘苏峡;许文萍;彭晓津;侯晓龙;王伟;周建明;张守红
  • 通讯作者:
    张守红

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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