《豐源新3號大白菜低積累鎘的主要根際和分子機理》是依託南開大學，由劉維濤擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：豐源新3號大白菜低積累鎘的主要根際和分子機理
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉維濤
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
近年來，篩選和培育重金屬低積累品種被認為是解決中-輕程度重金屬污染土壤上農產品安全生產問題的最為有效的途徑之一。申請人前期的研究結果表明，大白菜積累鎘(Cd)存在顯著的品種差異，並成功篩選到了Cd低積累大白菜品種豐源新3號，但對於其低積累Cd的機理尚不清楚。因此，本研究擬採用根際箱試驗和水培試驗，並嘗試套用微X-射線吸收近邊結構光譜(μ-XANES)和同步輻射微X-射線螢光光譜(SR-μ-XRF)以及抑制消減雜交(SSH-PCR)等技術手段，從大白菜根系分泌低分子質量有機酸(LMWOA)的主要組成和根際生理生化特徵；Cd在大白菜根部的微區分布和賦存形態特徵；Cd脅迫下基因差異表達等方面較為系統地研究豐源新3號低積累Cd的主要機理。本研究結果對於今後大白菜在Cd污染土壤的安全生產具有一定指導意義，同時也可為其它作物Cd低積累品種的篩選和培育提供一定的參考價值。
結題摘要
本項目採用水培實驗和根際箱實驗，較為深入地探討了豐源新3號（低積累品種），福星80（正常積累品種）和北京小雜56（高積累品種）積累Cd品種差異的主要根際機理。研究結果發現：（1）不同的Cd處理下，3種大白菜根際均可檢測出草酸、蘋果酸、酒石酸、檸檬酸和乙酸，且基本表現為草酸＞蘋果酸＞酒石酸＞檸檬酸＞乙酸，從而說明3種大白菜分泌的有機酸的種類並無顯著性差異。大白菜積累Cd品種差異的原因可能與低分子量有機酸的組成無關，而可能與根系分泌低分子量有機酸的總量有關。（2）在水培和根際箱實驗的不同Cd處理濃度中，3種白菜地上部和地下部中Cd的化學形態存在著明顯差異。Cd在北京小雜56地上部中主要以果膠酸鹽類，與蛋白質形成的結合態、水溶性有機酸鹽或磷酸鹽類等形態存在。提高Cd處理濃度，地上部以水溶性有機酸鹽、一代磷酸鹽及草酸鹽形態存在的Cd含量比例增加，而以果膠鹽類，與蛋白質形成結合態存在的Cd含量比例減少。Cd在豐源新3號中均以果膠酸鹽，或與蛋白質結合態為主要形態存在，從而緩解了Cd的危害。其次以水溶性有機酸鹽或磷酸鹽類等形態存在，而以草酸鹽或無機鹽形態賦存的量較少。（3）Cd在大白菜葉片亞細胞組分間呈不均勻分布，並且不同大白菜品種間差異顯著。豐源新3號和福星80兩種大白菜體內的Cd主要積累在細胞質（超過70%）中，其次為細胞壁中，葉綠體和線粒體中含量較低；而對於北京小雜56體內的Cd主要積累在細胞壁中（60-70%），其次為細胞質中，而葉綠體和線粒體同樣含量較低。隨著Cd處理濃度的增加，大白菜細胞質中的Cd總體呈現下降的趨勢，而細胞壁中的Cd總體呈現上升到趨勢，這可能與大白菜對Cd的解毒和耐性機制有關。主要學術成果為發表學術論文(專著)5篇，其中SCI收錄論文1篇，EI收錄論文1篇。指導研究生3名，其中1名已畢業。
