《土壤中鉛在茶樹根細胞壁累積的分子機制》是依託浙江大學，由於明革擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：土壤中鉛在茶樹根細胞壁累積的分子機制
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：於明革
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
茶葉的鉛污染是我國茶葉產品質量安全的一個主要問題。根系是茶樹鉛吸收累積的主要器官，細胞壁在茶樹根系鉛累積過程中起著重要作用。本項目擬以不同鉛累積特性茶樹品種為研究材料，以室內模擬實驗為研究手段，採用SEM、TEM、EDX、FTIR、SRXRF、XANES、EXAFS等先進的微結構分析技術和免疫螢光定位、2D-PAGE、cDNA-AFLP等現代生物技術，弄清土壤與茶樹根細胞壁不同組分對鉛的競爭吸附機制；明確細胞壁吸附固定鉛的功能位點、吸附容量和鉛的微觀結構、微區分布和分子形態；探明茶樹根細胞壁不同組分（果膠、纖維素、半纖維和木質素等）的變化及其對鉛累積的影響；探索研究鉛脅迫下根細胞壁蛋白的表達差異，鉛脅迫與細胞壁組分合成相關基因表達的關係，最終闡明土壤中鉛在茶樹根細胞壁累積的分子機制，為茶葉鉛污染控制和保障人體健康提供科學依據。
結題摘要
根系是茶樹鉛吸收累積的主要器官，細胞壁在茶樹根系鉛累積過程中起著重要作用。開展土壤中鉛在茶樹根細胞壁累積的分子機制研究，可為茶葉鉛污染控制和保障人體健康提供科學依據。主要研究結果包括：（1）不同品種茶樹根區的水溶性物質、富里酸、胡敏素的差異較大；根區土壤腐殖質組分與交換態鉛含量、茶樹老根的鉛含量之間存在顯著相關性；根區土壤可溶性腐殖質與葉片鉛含量呈顯著正相關關係。根際水溶性物質、富啡酸與茶樹各組織鉛含量顯著正相關。HA對鉛的吸附用Langmuir模型擬合較好，而茶樹根CW對鉛的吸附用Freundlich模型擬合更佳。HA對鉛的飽和吸附量遠大於CW，但CW對鉛的吸附能力稍大於HA。羧基對胡敏酸絡合鉛的貢獻較大，而羥基主要參與了根細胞壁對鉛的吸附。除了胡敏酸和細胞壁分別對鉛有吸附配合作用外，胡敏酸可能通過CW-Pb-HA三元複合物的結合方式參與根細胞壁對鉛的吸附和固定。（2）不同品種茶樹根細胞壁上羧基（-COOH）、氨基基團（-NH2）和蛋白質百分含量存在差異。Pb主要與細胞壁纖維素、半纖維素和木質素的羧基官能團發生結合作用。根組織Pb的亞細胞百分含量分布規律：細胞壁組分>細胞器組分>可溶物質組分>細胞膜組分，但不同亞細胞組分Pb的百分含量在品種間存在差異。根組織中Pb的化學結合形態主要以FNaCl提取態、FHAc提取態為主，但各形態Pb的百分含量水平在品種間也存在差異。茶樹根部鉛的主要分子形態為纖維素結合態鉛和磷酸鉛，而草酸鉛和茶氨酸鉛是茶樹地上部鉛的主要分子形態。胡敏酸的添加增加了茶樹各組織纖維素結合態鉛的比例，而磷酸鉛、草酸鉛以及茶氨酸鉛的比例均有不同程度的下降。絕大多數的Pb2+（68.42%）吸附在纖維素上，其次是果膠（26.31%）。果膠吸附的主要功能團是羥基、羧基；HC1是羧基；HC2起作用的功能團主要是羥基。（3）胡敏酸的添加促進了鉛元素通過根系維管組織向地上部的轉運。鉛脅迫條件下，果膠中的糖醛酸含量有所降低，阿拉伯糖和半乳糖等中性糖含量都有所升高,胡敏酸的添加增加了細胞壁果膠總糖和糖醛酸的含量，降低了阿拉伯糖和半乳糖的含量，提高了細胞壁鈣離子的濃度。iTRAQ蛋白質組學研究發現，鉛處理和胡敏酸加鉛處理出現的顯著表達差異蛋白數目為52個，其中上調錶達蛋白20個，下調錶達蛋白32個，主要涉及抗氧化脅迫、信號轉導、細胞壁糖類物質代謝及含硫物質的代謝等過程。
