课题基金 / 基金详情

深色有隔内生真菌(DSE)增强玉米重金属耐性机制研究

批准号:
31460114
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
50.0 万元
负责人:
赵之伟
依托单位:
学科分类:
群落生态学
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
乔琴、赵大克、申蜜、徐润冰、王超君、余鑫、丁艳华

项目摘要

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项目成果

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中文摘要
深色有隔内生真菌(DSE)普遍定殖于重金属胁迫生境中植物的根内,然而其与宿主植物的生态学关系尚无明确定论;特定DSE菌株接种玉米后能增强玉米的重金属耐性,但其作用机制也不清楚。本研究拟在镉(Cd)胁迫下,给玉米接种DSE,利用数字基因表达谱(DGE)分析技术,明确Cd和DSE诱导玉米重金属耐性相关基因,并对耐性基因的表达模式和所涉及的代谢途径进行生物信息学分析;利用荧光定量PCR技术研究不同Cd浓度和接种DSE对玉米重金属耐性基因表达的影响;利用电子显微镜-X射线能谱仪和原子吸收光谱仪对DSE影响Cd在培养基质、DSE和玉米不同器官中的存在形式和富积量进行亚细胞定位、定量分析;检测在Cd胁迫下玉米抗氧化系统对接种DSE的生理学应答;从分子、细胞和生理学水平阐明DSE增强宿主植物重金属耐性机制,为理解DSE与宿植物的生态学关系和将DSE应用于农田重金属污染土壤修复提供科学依据。
英文摘要
Dark septate endophytes (DSE) are ubiquitously colonizing in the plant roots growing in heavy metal (HM) stressed environments. While the ecological relationships between DSE and their host plants are not clear. Our previous studies have found that a DSE strain comes from HM mining area can enhance maize of HM tolerance when it colonized in maize roots, but it's mechanism is also not clear. In the presenting project, we want to identify HM tolerance related genes of maize induced by cadmium (Cd) and DSE under Cd stressed condition using digital gene expression profile (DGE) analysis. The expression patterns and metabolic pathways involved of these genes will be analyzed by bioinformatic techniques.The influences of differnet concentrations of Cd and DSE innoculation time on the expression of these maize HM tolerant genes will also be detected by RT-PCR.The impacts of DSE on the chemical forms of Cd in the cultivation matrix,extraradical mycelia of DSE,different organs of maize,and their subcellular localization and accumulation will be analyzed by SEM-EDS (scanning electronic microscope-energy disperive X-ray spectrometer) and atomic adsorption spectrometer(AAS). The antioxidant system responses of maize to the inoculation of DSE under Cd stressed condition will be detected. The aims of the presenting project are to document the mechanisms of HM tolerance of maize enhanced by DSE from molecular, cellular and physiological progresses,to provide a scientific basis for explaining the ecological relationships between DSE and their host plants, and the application of DSE in the remediation of HM polluted farmland soil.
在Cd胁迫下,用对重金属具有较强耐性的深色有隔内生真菌(Dark septate endophyte, DSE)嗜鱼外瓶霉菌株(Exophiala pisciphila, H93)接种两个玉米品种(会单4号和B73)在温室条件下进行盆栽试验,对H93的接种效应及其增强玉米重金属耐性机制进行了研究,结果发现H93能成功地在玉米根系上定殖,减少玉米会单4号重金属吸收,而对B73则是增加重金属的吸收(其机制有待进一步研究);会单4号和B73吸收重金属后主要在根部积累,其中,50%的Cd积累在细胞壁中,H93能够改变进入细胞Cd的化学态及亚细胞分布,同时增加细胞内抗氧化剂的量和抗氧化酶的活性。通过细胞壁代谢相关酶活性测定发现,接种H93提高了玉米根细胞壁合成相关通路的关键酶如PME(pectin methylesterase)、木葡聚糖内源糖基转移酶XET(xyloglucan endotransglucosylase),POD(peroxidase)和漆酶(laccase),苯丙氨酸解氨酶PAL(phenylalnine ammonialyase)等酶的活性,从而改变细胞壁组分和官能团的分布,强化了玉米细胞壁Cd的固定能力。RNA-Seq比较分析发现无论是否接种DSE,Cd胁迫均下调细胞壁合成代谢相关基因表达,如参与苯丙烷合成和苯基丙氨酸代谢的编码基因;而接种DSE缓解了由于Cd胁迫造成上述细胞壁的代谢过程,参与苯丙烷生物合成、苯基丙氨酸代谢、木葡聚糖代谢、半纤维素代谢、细胞壁多糖代谢等细胞壁代谢相关过程的基因显著上调表达,说明DSE参与调控玉米细胞壁代谢相关的途径是其增强玉米Cd耐性的重要机制。项目研究发表论文11篇,获国家发明专利1项;培养博士后出站人员1名,毕业博士4名,硕士5名。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Diverse strategies conferring extreme cadmium (Cd) tolerance in the dark septate endophyte (DSE), Exophiala pisciphila: Evidence from RNA-seq data
多种策略赋予深色有隔内生菌 (DSE) Exophiala pisciphila 极高的镉 (Cd) 耐受性:来自 RNA-seq 数据的证据。
DOI: 10.1016/j.micres.2014.09.005
发表时间: 2015-01-01
期刊: MICROBIOLOGICAL RESEARCH
影响因子: 6.7
作者: [Zhao, Dake, Li, Tao, Zhao, Zhiwei]
通讯作者: Zhao, Zhiwei
Dark septate endophytes colonizing the roots of‘non-mycorrhizal’ plants in a mine tailing pond and in a relatively undisturbedenvironment, Southwest China
中国西南地区尾矿库和相对未受干扰的环境中,深色有隔内生菌定殖在“非菌根”植物的根部
DOI: 10.1080/17429145.2017.1333635
发表时间: 2017
期刊: Journal of Plant Interactions
影响因子: 3.2
作者: [Huan Liu, Tao Li, Yanhua Ding, Yao Yang, Zhiwei Zhao]
通讯作者: Zhiwei Zhao
Tolerance and Antioxidant Response of a Dark Septate Endophyte (DSE), Exophiala pisciphila, to Cadmium Stress
深色有隔内生菌 (DSE) Exophiala pisciphila 对镉胁迫的耐受性和抗氧化反应
DOI: 10.1007/s00128-014-1401-8
发表时间: 2014
期刊: Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology
影响因子: 2.7
作者: [Li Tao, Yang Yun-ya, Toor Gurpal S., Zhao Zhiwei]
通讯作者: Zhao Zhiwei
DOI: 10.1007/s00128-015-1676-4
发表时间: 2016-02
期刊: Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology
影响因子: 2.7
作者: [F. Zhan;Yong-mei He;Yi-Ying Yang;Yuan Li;Tao Li;Zhiwei Zhao]
通讯作者: F. Zhan;Yong-mei He;Yi-Ying Yang;Yuan Li;Tao Li;Zhiwei Zhao
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    外生菌根增强滇杨重金属耐性的根际过程和分子机制
    • 批准号:
      42367003
    • 项目类别:
      地区科学基金项目
    • 资助金额:
      34万元
    • 批准年份:
      2023
    • 负责人:
      赵之伟
    • 依托单位:
    深色有隔内生真菌(DSE)重金属抗性机理研究
    • 批准号:
      31160009
    • 项目类别:
      地区科学基金项目
    • 资助金额:
      48.0万元
    • 批准年份:
      2011
    • 负责人:
      赵之伟
    • 依托单位:
    特殊环境中DSE的物种多样性及其生态学功能研究
    • 批准号:
      30770052
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      25.0万元
    • 批准年份:
      2007
    • 负责人:
      赵之伟
    • 依托单位:
    金沙江干热河谷中的丛枝菌根真菌与植被恢复基础研究
    • 批准号:
      30360003
    • 项目类别:
      地区科学基金项目
    • 资助金额:
      20.0万元
    • 批准年份:
      2003
    • 负责人:
      赵之伟
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金