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杨树BOR基因在硼富集和高硼耐性中的作用

批准号:
31500498
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
欧庸彬
依托单位:
学科分类:
树木生物学
结题年份:
2018
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
高永峰、徐刚、龙治坚、马瑄、王阳、陈永富

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
干旱半干旱地区富硼土壤和涉硼企业的硼污染对动植物的生长发育具有严重的负面影响。国外学者和我们的前期研究表明杨树可将硼富集在叶片中,适用于对富硼土壤进行生物修复。过去的研究集中在硼富集特征和应用前景等方面,忽视了对杨树高硼耐性相关生理和分子机制的研究。本项目拟分析杨属不同树种(胡杨、银白杨和俄罗斯杨)的耐硼性状差异及其生理基础,并通过分析硼转运蛋白家族(BOR)在硼胁迫条件下不同组织中的表达模式,筛选并克隆BOR关键基因。通过转化酵母和拟南芥突变体,分析杨树BOR的硼外排分子功能及亚细胞定位;通过构建超量表达载体和RNA干涉表达载体,转化俄罗斯杨,研究BOR在硼转运、分配和富集过程中的功能;通过构建BORpro::GUS转化俄罗斯杨,研究BOR基因启动子的组织特异性及其对硼胁迫的应答模式。研究结果将揭示杨属不同树种间高硼耐性差异的生理和分子基础,为富硼土壤修复植物的发掘和改良提供理论依据。
英文摘要
Boron toxicity occur naturally in many arid and semi-arid regions across the world, and may be produced by human activities such as surface mining and fertilization. It has been considered as a serious problem limiting plant growth, crop production and species distribution. Poplars are tolerant to boron toxicity and can be employed in phytoremediation of boron contaminated soil. However, the boron tolerant mechanism of poplar is largely unknown. In the present project, the boron tolerance of Populus euphratica, P. alba and P. russkii will be compared. The physiological responses, the characteristics of boron distribution, and the expression patterns of boron transporter (BOR)-like genes will be analyzed. Some BOR-like genes which may play a role in boron enrichment will be cloned and characterized in yeast, Arabidopsis thaliana, and P. russkii by overexpression and RNA interference. The promoters of these BOR genes will be fused to β-glucuronidase reporter gene to detect the tissue specificity and boron response patterns. This study will advance our understanding about the molecular mechanisms of boron tolerance and enrichment, and also provide theoretical basis for the identification or improvement of plant species which could be used in phytoremediation of boron contaminated soil.
杨属部分树种对硼胁迫具有较强的耐性,可将硼富集在叶片中,适用于对富硼土壤进行生物修复。为了明确杨树高硼耐性相关生理和分子机制,本项目首先分析了杨属不同树种对硼胁迫的应答,发现胡杨、新疆杨、俄罗斯杨和毛白杨均具有较高的硼富集能力,但它们对硼胁迫的耐性依次递减。新疆杨和俄罗斯杨能在中度硼胁迫下维持较高的叶绿素a/叶绿素b比值和热耗散能力,有效保护其光合能力,并通过上调抗氧化酶活性和抗氧化物质、渗透调节物质含量来有效清除体内胁迫产生的活性氧,减轻膜脂过氧化伤害。然后,分析了硼转运蛋白家族(BOR)在硼胁迫条件下不同组织中的表达模式,筛选并克隆了可能参与硼胁迫应答的关键基因BOR7,并通过转化酵母验证了PrBOR7的硼外排分子功能,通过原生质体瞬时表达发现PrBOR7定位于细胞膜,通过对GUS报告基因进行分析发现PrBOR7启动子在叶脉和茎中柱鞘具有活性。最后,通过过表达和RNAi转基因实验,表明BOR7具有促进硼的转运和利用的功能。组成型过表达PrBOR7的毛白杨相对于野生型其耐硼胁迫能力降低,但具有更高的硼富集能力,可在硼胁迫程度较低的环境中用于生物修复。
期刊论文列表
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会议论文列表
专利列表
DOI: --
发表时间: --
期刊: 西南大学学报(自然科学版)
影响因子: --
作者: [吴英青, 唐海, 岑静, 王丹, 欧庸彬]
通讯作者: 欧庸彬
DOI: --
发表时间: 2018
期刊: 西北植物学报
影响因子: --
作者: [吴英青, 冯阳, 唐容, 龙丽蓉, 欧庸彬]
通讯作者: 欧庸彬
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