《棉纖維初始發育應答鎘脅迫的分子調控機理研究》是依託浙江大學，由李玲擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：棉纖維初始發育應答鎘脅迫的分子調控機理研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：李玲
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鎘是農田受污染最普遍的重金屬之一。土壤鎘修復已成為保證農產品質量安全和持續高效的利用土地資源的一項重要科學任務。棉花是重要的非食用性經濟作物，其生物量大，對鎘有較好的富集能力，而主產品棉纖維累積鎘很少，培育和種植棉花品種對高效利用和治理鎘污染土壤具有重要意義。本項目以前期篩選出耐鎘性棉花品種SGK3以及對鎘敏感的陸地棉標準系TM-1為材料，研究鎘脅迫與胚珠內源激素表達以及纖維細胞分化和突起之間的關係，通過轉錄組分析和蛋白質差異表達分析，運用生物信息學技術篩選棉纖維初始發育應答鎘脅迫的差異表達基因，克隆並驗證其功能，明確棉纖維初始發育應答鎘脅迫的分子調控機制，解析鎘脅迫誘導激素、基因和蛋白質等在棉纖維初始發育過程中的調控網路，以期為培育纖維高產、植株耐鎘的棉花新品種提供理論依據，進而提高修復鎘污染土壤的經濟可行性。
結題摘要
鎘是農田受污染最普遍的重金屬之一。棉花是較耐受非生物脅迫的作物且生物量大，主產品棉纖維具有非食用性，在兼顧生產和重金屬污染治理方面具有獨特優勢。本研究以前期篩選出耐鎘性棉花品種SGK3以及對鎘敏感的陸地棉標準系TM-1為材料，分析了在開花-3、-1、0、1、2DPA時胚珠的激素變化規律，鎘處理後激素GA、IAA和CTK含量呈緩慢上升趨勢，ABA含量先下降之後緩慢上升，棉花胚珠激素含量與鎘含量呈負相關，但不顯著；細胞超微結構觀察發現，鎘脅迫引起纖維皺縮，日生長輪變得不明顯，日生長輪和中腔窄縫顏色加深；全基因組甲基化分析表明，鎘脅迫誘導棉花基因組DNA整體甲基化水平提高，CG、CHG和CHH類型甲基化的DMR顯著富集的代謝通路有植物激素信號轉導、半胱氨酸和甲硫氨酸代謝通路；構建了棉花胚珠回響鎘脅迫的轉錄組表達譜，解析了棉花胚珠回響鎘脅迫過程中差異基因表達變化，鑑定了陸地棉的植物絡合素合酶GhPCS基因，分析了GhPCS基因在鎘脅迫下的表達特性，GhPCS1、GhPCS2和GhPCS3在葉和根中下調錶達，在根中表達下調量高於葉中。本研究結果在生理和分子水平上基本明確了棉纖維初始發育應答鎘脅迫的時間表達和基因表達特點，為進一步深入開展棉花對鎘脅迫的應答機制積累了較好的研究基礎，為培育纖維高產、植株耐鎘棉花新品種提供理論依據。
