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Paxillus-灰杨外生菌根CaPCs介导Cd2+富集的调控机制研究
结题报告
批准号:
31770643
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
陈少良
依托单位:
学科分类:
C1605.树木生物学
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
周晓阳、赵瑞、李金克、张一南、撒刚、尧俊、朱智梅、张艳丽、邓晨
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中文摘要
土壤环境中的Cd2+通过食物链危害人类健康,对重金属污染的环境进行生物修复迫在眉睫。对Cd2+具有超强富集能力的灰杨(Populus × canescens)能与卷边桩菇Paxillus involutus的兼容性菌株MAJ和非兼容性菌株NAU形成外生菌根,并进一步增强其对Cd2+的富集和耐受性。在Cd2+污染的土壤中,根际高浓度的Cd2+可顺电化学势梯度经由质膜(PM)Ca2+通透性离子通道(CaPCs)进入细胞。本项目拟探讨Paxillus-灰杨菌根PM CaPCs介导Cd2+富集的调控机制。由于P. involutus侵染灰杨产生H2O2并激活寄主细胞PM H+-ATPase,因此重点研究菌根PM H+-ATPase和共生体内的H2O2对CaPCs介导Cd2+内流的调控作用,揭示兼容性和非兼容性菌根共生体内Cd2+的区隔化模式,预期结果对利用菌根真菌提高树木生物修复能力具有重要意义。
英文摘要
The presence of highly toxic cadmium (Cd2+) in the environment is a serious threat to human health as heavy metals can be enriched in plants and eventually enter the human body through the food chain. The woody Cd2+ hyperaccumulator Populus × canescens can form ectomycorrhizas (EMs) with Paxillus involutus strains MAJ (compatible isolate) and NAU (incompatible isolate). It is notable to find that Paxillus involutus ectomycorrhizas enhanced both cadmium uptake and tolerance in P. × canescens. In Cd2+-polluted soils, the high external Cd2+ concentrations establish a large electrochemical gradient facilitating the rapid movement of Cd2+ ions through plasma membrane (PM) Ca2+-permeable channels (CaPCs). We attempt to explore the regulation mechanism of heavy metals uptake and enrichment in the ectomycorrhizae formed by these fungi with Populus × canescens. The EMs exhibit enhanced H2O2 production and upregulated H+-pumping activity in ectomycorrhizal roots. The aim is to elucidate whether the Cd2+ influx through CaPCs is mediated by (i) H2O2 derived from the symbioses and (ii) PM H+-ATPase in mycorrhizal roots. Moreover, we plan to examine the subcellular Cd2+ compartmentation within the ectomycorrhizal associations formed by competent strain MAJ and incompatible fungal isolate NAU. The experimental results are beneficial for utilizing ectomycorrhizal fungi to enhance the ability of trees for phytoremediation of Cd2+-polluted soils.
环境中的重金属镉(Cd2+)能够通过食物链进入人体,损害人类健康。对重金属污染的土壤进行生物修复,可为生态文明建设提供重要保障。灰杨(Populus × canescens)对Cd2+具有超富集能力,在与真菌Paxillus involutus共生形成外生菌根后,能促进Cd2+在体内的积累。本项目从离子通道角度探讨了P. involutus-灰杨菌根质膜(PM)Ca2+通透性离子通道(CaPCs)介导Cd2+富集的调控机制,发现P. involutus能诱导灰杨膜联蛋白annexins的基因表达。在Cd2+胁迫下annexins可能调控CaPCs介导Cd2+的富集。P. involutus侵染灰杨产生的H2O2能提高CaPCs对Cd2+的通透性,从而促进Cd2+在菌根中的富集。再者,P. involutus侵染灰杨能上调PM H+-ATPase编码基因PcHAs的表达,调高了质子泵活性,驱动Cd2+ 通过CaPCs进行富集。本项目还比较研究了兼容性菌根(MAJ-root)与非兼容性菌根(NAU-root)对Cd2+的富集模式。研究成果能为利用菌根真菌提高树木的生物修复能力提供了理论和技术支撑。
期刊论文列表
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专利列表
Populus euphratica JRL Mediates ABA Response, Ionic and ROS Homeostasis in Arabidopsis under Salt Stress
胡杨 JRL 介导盐胁迫下拟南芥的 ABA 反应、离子和 ROS 稳态
DOI:10.3390/ijms20040815
发表时间:2019-02
期刊:International Journal of Molecular Sciences
影响因子:5.6
作者:Zhang Huilong;Deng Chen;Yao Jun;Zhang Yan-Li;Zhang Yi-Nan;Deng Shurong;Zhao Nan;Sa Gang;Zhou Xiaoyang;Lu Cunfu;Lin Shanzhi;Zhao Rui;Chen Shaoliang
通讯作者:Chen Shaoliang
DOI:10.1111/pce.13471
发表时间:2019
期刊:Plant, Cell and Environment
影响因子:--
作者:Shi Wenguang;Zhang Yuhong;Chen Shaoliang;Polle Andrea;Rennenberg Heinz;Luo Zhi-Bin
通讯作者:Luo Zhi-Bin
DOI:10.3389/fpls.2018.01366
发表时间:2018
期刊:Frontiers in plant science
影响因子:5.6
作者:Zhao N;Zhu H;Zhang H;Sun J;Zhou J;Deng C;Zhang Y;Zhao R;Zhou X;Lu C;Lin S;Chen S
通讯作者:Chen S
Kandelia candel Thioredoxin f Confers Osmotic Stress Tolerance in Transgenic Tobacco
秋茄硫氧还蛋白 f 赋予转基因烟草渗透胁迫耐受性
DOI:10.3390/ijms21093335
发表时间:2020-05-01
期刊:INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES
影响因子:5.6
作者:Jing, Xiaoshu;Yao, Jun;Chen, Shaoliang
通讯作者:Chen, Shaoliang
DOI:10.1360/SSV-2019-0187
发表时间:2020
期刊:中国科学:生命科学
影响因子:--
作者:赵瑞;陈少良
通讯作者:陈少良
Paxillus真菌与灰杨PcANN1互作调控CaPCs介导镉富集的分子机制研究
  • 批准号:
    32371828
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    陈少良
  • 依托单位:
胡杨PeRIN4-REM6.5-HA1蛋白互作网络调控质子泵活性及离子平衡分子机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    陈少良
  • 依托单位:
胡杨离子平衡调控的PeHSF-WRKY1-HA1分子网络研究
  • 批准号:
    31570587
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    陈少良
  • 依托单位:
胡杨耐盐性调控的eATP信号途径研究
  • 批准号:
    31270654
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    陈少良
  • 依托单位:
胡杨木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶基因PeXTH与组织肉质化发生及离子平衡调控机制研究
  • 批准号:
    31170570
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    陈少良
  • 依托单位:
抗盐菌根菌Paxillus与吸水剂提高树木抗盐机制研究
  • 批准号:
    30872005
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    32.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    陈少良
  • 依托单位:
胡杨对盐胁迫的感知、信号转导和防御机制研究
  • 批准号:
    30430430
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    135.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    陈少良
  • 依托单位:
树木根细胞离子通道及调控在抗盐性形成的作用
  • 批准号:
    30070613
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    16.0万元
  • 批准年份:
    2000
  • 负责人:
    陈少良
  • 依托单位:
国内基金
海外基金