鎘超富集植物新種質創(chuàng)制研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，重金屬污染問題引起了國內(nèi)外廣泛關注。以地上部重金屬積累量超過普通植物100倍以上的超積累植物及其根際微生物為核心的植物修復技術以其成本低、效果好、環(huán)境友好等特點，成為當前國際生物修復領域的研究熱點。然而，大多數(shù)天然重金屬超積累植物生長比較緩慢、生物量較小、受季節(jié)和地域影響大、機械化耕作困難、收獲物后續(xù)處理難度大，難以在實際修復工程中推廣應用。因此，如何對這些超積累植物進行遺傳改良或者對其相關基因進行挖掘利用是植物

2、修復技術推廣應用的關鍵。本研究以我國原生的鋅/鎘超積累植物東南景天和生物量較大的鎘富集型油菜為材料，通過染色體加倍技術和轉基因技術分別對其進行遺傳改良，以期獲得對鎘污染有較大修復潛力的新種質。取得的主要研究結果如下:
　　1)以超積累生態(tài)型東南景天無菌苗為材料，用秋水仙素進行染色體加倍處理，當秋水仙素濃度為0.2％，處理24 h時，外植體變異率為23.3％，誘導效果最好。經(jīng)流式細胞儀鑒定，在形態(tài)發(fā)生較明顯變異的44株材料中，有12

3、株被鑒定為加倍植株。
　　2)在組織培養(yǎng)條件下，與對照相比，加倍植株生長形態(tài)存在明顯變異，主要表現(xiàn)為葉間距縮短、莖稈變粗、根系生長旺盛，同時葉片加厚、葉色加深、葉綠素含量增加，葉片下表皮氣孔數(shù)減少，氣孔保衛(wèi)細胞增大，保衛(wèi)細胞內(nèi)側壁的細胞壁明顯加厚。在添加0、50、100、200、400μM CdCl2的MS培養(yǎng)基中，與未加倍植株相比，加倍植株的生物量顯著增加，是未加倍植株的1.62-2.02倍;地上部鎘積累量顯著增加，是未加倍植株

4、的2.78-3.41倍。
　　3)大田試驗條件下，加倍植株的“巨大化”特征得以保留，主要表現(xiàn)在莖稈粗壯、葉片厚實、等株高下葉片數(shù)量更多等。在礦山土上種植45 d后，與對照相比，加倍植株生物量、地上部鎘積累量顯著增加，分別是未加倍植株的1.68倍和2.92倍。說明通過染色體加倍技術不僅可以提高東南景天的生物量，而且可以增加其對重金屬的積累能力，是提高東南景天對鎘修復效率的有效措施。
　　4)為建立適合溪口花籽的遺傳轉化體系，研

5、究了外植體的選擇、預培養(yǎng)時間與濃度、激素配比等因素對油菜植株再生的影響，發(fā)現(xiàn)下胚軸產(chǎn)生愈傷組織的效果比帶子葉柄子葉好;預培養(yǎng)基中添加1 mg/L2，4-D培養(yǎng)5d時愈傷誘導效果最好，愈傷誘導率達到85％;分化培養(yǎng)基中添加3 mg/L6-BA和0.1 mg/L NAA，芽再生率可達35％。
　　5)通過農(nóng)桿菌介導法，將東南景天的SaNr amp3基因轉入溪口花籽中。經(jīng)PCR和RT-PCR鑒定，獲得了4個獨立轉化體。組織培養(yǎng)試驗發(fā)現(xiàn)，

6、在0、25、50、100和200μM Cd處理水平下，SaNramp3過表達轉基因株系的苗高、根長和鮮重與非轉基因對照無顯著差異，但地上部鎘含量顯著高于對照。水培試驗發(fā)現(xiàn)，在2.5μM和25μM Cd處理下，轉基因株系3生物量與對照無明顯差異，地上部鎘含量分別是對照的1.89倍和1.57倍，而根部鎘含量沒有明顯變化，轉運系數(shù)顯著增加，分別提高了149％和56％。表明將超積累植物東南景天鎘相關基因轉入到生物量大的能源植物油萊中是一條有效提