AtMGT1基因?qū)χ参镦k吸收和忍耐的影響.pdf

1、植物對(duì)重金屬的富集能力與植物對(duì)重金屬的吸收及轉(zhuǎn)運(yùn)過程有關(guān)，在這個(gè)過程中，金屬離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白扮演著重要的角色。鎘是環(huán)境中毒性最強(qiáng)的重金屬元素之一，在植物細(xì)胞中至今未發(fā)現(xiàn)鎘吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)的特定蛋白，但大量的研究表明，鎘可以通過其它二價(jià)陽離子如Ca2+、Fe2+和Zn2+的載體或通道跨膜進(jìn)入植物細(xì)胞。AtMGT1基因是一種對(duì)鎂離子具有高親和性的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，它不僅可以跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)Mg2+，還具有轉(zhuǎn)運(yùn)其它陽離子如Ni2+，Co2+和Fe2+的功能，并能提高植

2、物對(duì)鋁脅迫的耐受性。本研究通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將AtMGT1基因?qū)肫胀煵葜校ㄟ^水培試驗(yàn)和土培試驗(yàn)研究了不同鎘鎂水平下AtMGT1基因煙草生長(zhǎng)、鎂鎘及微量金屬元素的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)、氧化-抗氧化系統(tǒng)特性和光合作用特性的變化，探討AtMGT1在植物鎘吸收與忍耐中的作用及生理機(jī)制。主要結(jié)果如下:
　　(1)水培試驗(yàn)下，Cd脅迫顯著降低兩種煙草生物量，缺鎂進(jìn)一步抑制其生長(zhǎng)，過量鎂抑制AtMGT1煙草生長(zhǎng)但促進(jìn)WT煙草的生長(zhǎng);缺鎂和正常鎂水平A

3、tMGT1煙草生物量高于WT煙草，過量鎂低于WT煙草。Cd脅迫提高了煙草的Mg含量;加Mg處理抑制煙草對(duì)Cd的吸收和積累，且對(duì)WT煙草的抑制更明顯。不同鎘鎂處理對(duì)煙草微量金屬元素的影響因元素種類，植株部位及Mg離子濃度的不同而異;各鎘鎂處理下，AtMGT1基因煙草對(duì)Cd2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+和Zn2+的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)能力均高于WT煙草。
　　(2)水培試驗(yàn)下，Cd脅迫降低了煙草光合色素含量和熒光參數(shù)值，抑制了煙草光合速率，

4、對(duì)WT煙草的抑制更明顯。鎘脅迫下，缺鎂進(jìn)一步降低了葉綠素含量和熒光參數(shù)值，從而顯著降低了凈光合速率;過量鎂增加了WT煙草光合色素含量和熒光參數(shù)值，促進(jìn)凈光合速率，而AtMGT1煙草葉綠素a、類胡蘿卜素以及Fv/Fm影響變化不明顯，葉綠素b含量和其他熒光參數(shù)值顯著降低，凈光合速率略有下降，光合作用受到抑制。除過量鎂處理，AtMGT1煙草光合色素含量、熒光參數(shù)值以及凈光合速率在各處理下均高于WT煙草，有更強(qiáng)的光合作用。
　　(3)水培

5、試驗(yàn)下，Cd脅迫使兩種煙草丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)、抗壞血酸(AsA)和脯氨酸含量、超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)活性增加，煙草遭受氧化脅迫并啟動(dòng)抗氧化系統(tǒng)。缺鎂進(jìn)一步增強(qiáng)氧化脅迫，兩種煙草MDA、GSH、AsA和脯氨酸含量增加，SOD活性均無明顯變化，AtMGT1煙草POD活性顯著增加而WT煙草無明顯變化。過量鎂水平下AtMGT1煙草MDA、POD、GSH略有增加，脯氨酸含量顯著增加，SOD、AsA明顯降低

6、;WT煙草MDA含量、SOD活性降低，GSH、AsA和脯氨酸含量、POD活性均無明顯變化。Cd脅迫后，不同鎂水平下，AtMGT1基因煙草的MDA含量顯著低于WT煙草，遭受的膜脂過氧化程度較低，SOD和POD活性含量高于WT煙草，抗氧化能力更強(qiáng)，GSH含量低于WT煙草，可能與細(xì)胞質(zhì)Cd濃度有關(guān)。
　　(4)土培試驗(yàn)下，Cd脅迫使煙草生物量降低，Cd含量顯著提高，影響煙草對(duì)元素的吸收。Cd脅迫下，AtMGT1煙草Cd含量高于WT煙草，

7、AtMGT1基因煙草的富集系數(shù)大于WT煙草，且在高濃度Cd條件下更明顯，表現(xiàn)出較強(qiáng)的富集效果。
　　(5)水培和土培試驗(yàn)對(duì)煙草Mg2+、Fe2+、Mn2+、Cu2+和Zn2+等營(yíng)養(yǎng)元素吸收和運(yùn)輸?shù)挠绊懘嬖诓町?，但兩種培養(yǎng)條件下各處理AtMGT1煙草對(duì)Mg2+、Fe2+、Mn2+、Zn2+的吸收和運(yùn)轉(zhuǎn)均比WT煙草更強(qiáng)，Cd脅迫處理下AtMGT1煙草對(duì)Cd2+的吸收和運(yùn)轉(zhuǎn)也比WT煙草更強(qiáng)，進(jìn)一步說明AtMGT1基因具有轉(zhuǎn)運(yùn)Cd2+、M