《深色有隔內生真菌(DSE)增強玉米重金屬耐性機制研究》是趙之偉為項目負責人，雲南大學為依託單位的地區科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：深色有隔內生真菌(DSE)增強玉米重金屬耐性機制研究
- 項目類別 ：地區科學基金項目
- 項目負責人 ：趙之偉
- 依託單位 ：雲南大學
項目摘要,結課摘要,
項目摘要
深色有隔內生真菌（DSE）普遍定殖於重金屬脅迫生境中植物的根內，然而其與宿主植物的生態學關係尚無明確定論；特定DSE菌株接種玉米後能增強玉米的重金屬耐性，但其作用機制也不清楚。本研究擬在鎘（Cd）脅迫下，給玉米接種DSE，利用數字基因表達譜（DGE）分析技術，明確Cd和DSE誘導玉米重金屬耐性相關基因，並對耐性基因的表達模式和所涉及的代謝途徑進行生物信息學分析；利用螢光定量PCR技術研究不同Cd濃度和接種DSE對玉米重金屬耐性基因表達的影響；利用電子顯微鏡-Ｘ射線能譜儀和原子吸收光譜儀對DSE影響Cd在培養基質、DSE和玉米不同器官中的存在形式和富積量進行亞細胞定位、定量分析；檢測在Cd脅迫下玉米抗氧化系統對接種DSE的生理學應答；從分子、細胞和生理學水平闡明DSE增強宿主植物重金屬耐性機制，為理解DSE與宿植物的生態學關係和將DSE套用於農田重金屬污染土壤修復提供科學依據。
結課摘要
在Cd脅迫下，用對重金屬具有較強耐性的深色有隔內生真菌（Dark septate endophyte, DSE）嗜魚外瓶黴菌株（Exophiala pisciphila, H93）接種兩個玉米品種（會單4號和B73）在溫室條件下進行盆栽試驗，對H93的接種效應及其增強玉米重金屬耐性機制進行了研究，結果發現H93能成功地在玉米根繫上定殖，減少玉米會單4號重金屬吸收，而對B73則是增加重金屬的吸收（其機制有待進一步研究）；會單4號和B73吸收重金屬後主要在根部積累，其中，50%的Cd積累在細胞壁中，H93能夠改變進入細胞Cd的化學態及亞細胞分布，同時增加細胞內抗氧化劑的量和抗氧化酶的活性。通過細胞壁代謝相關酶活性測定發現,接種H93提高了玉米根細胞壁合成相關通路的關鍵酶如PME（pectin methylesterase）、木葡聚糖內源糖基轉移酶XET（xyloglucan endotransglucosylase），POD（peroxidase）和漆酶（laccase），苯丙氨酸解氨酶PAL（phenylalnine ammonialyase）等酶的活性，從而改變細胞壁組分和官能團的分布，強化了玉米細胞壁Cd的固定能力。RNA-Seq比較分析發現無論是否接種DSE，Cd脅迫均下調細胞壁合成代謝相關基因表達，如參與苯丙烷合成和苯基丙氨酸代謝的編碼基因；而接種DSE緩解了由於Cd脅迫造成上述細胞壁的代謝過程，參與苯丙烷生物合成、苯基丙氨酸代謝、木葡聚糖代謝、半纖維素代謝、細胞壁多糖代謝等細胞壁代謝相關過程的基因顯著上調錶達，說明DSE參與調控玉米細胞壁代謝相關的途徑是其增強玉米Cd耐性的重要機制。項目研究發表論文11篇，獲國家發明專利1項；培養博士後出站人員1名，畢業博士4名，碩士5名。
