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1.
植物ZIP(Zn-regulated transporter,Iron-regulated transporter-like protein)家族蛋白是负责吸收、转运和分配Zn和Fe等离子的完整膜转运蛋白,对维持植物体内Zn和Fe平衡起关键作用,ZIP家族的成员之一OsZIP3参与Zn分配,OsZIP3是水稻锌高效相关的备选基因.为了明确OsZIP3基因在富锌水稻品种中的分子特征,本研究利用RT-PCR技术从'宜香优2115'中克隆到ZIP3基因,命名为OsZIP3-YXY2115,并对其进行生物信息学分析.序列分析结果表明,该基因的编码区(CDS)全长为1095 bp,编码364个氨基酸,蛋白序列含有6个跨膜结构,蛋白分子量38.0 kD,理论等电点8.67,不稳定指数42.34,为不稳定蛋白.结构域预测结果显示OsZIP3-YXY2115蛋白含有ZIP家族锌铁转运系列结构域,属于锌铁转运蛋白(ZRT/IRT-like protein,ZIP)家族成员.亚细胞定位预测分析表明,OsZIP3-YXY2115蛋白定位于细胞质膜中.氨基酸序列比对结果表明,其与已报道的粳稻OsZIP3 (XP_015635611.1)相似性最高.该研究结果为进一步分析ZIP3基因功能及作物富锌育种提供了一定的理论基础和基因资源. 相似文献
2.
水稻新生多肽结合复合体α链(Osα-NAC)基因家族共有3个成员,分别位于第1,3,5号染色体。为研究Osα-NAC基因家族在逆境环境中的生物学功能,利用RT-q PCR和Western Blot技术,详细分析了Osα-NAC基因家族在不同组织中的表达情况,并进一步研究了Osα-NAC基因家族对非生物胁迫的应答模式。结果表明,在高盐和模拟干旱条件下,Os1g NAC和Os5g NAC基因表达上调,Os3g NAC基因表达下调,提示Osα-NAC基因家族各成员在水稻响应非生物胁迫的过程中发挥不同的作用。上述试验结果初步阐明该基因家族在非生物胁迫下的表达特性,为今后更深入研究该基因家族的功能提供了理论依据。 相似文献
3.
《华北农学报》2017,(Z1)
为探明湖南典型镉(Cd)污染稻田施锌(Zn)对水稻Cd吸收积累的效果,采用Zn肥基施的方法研究施Cd-Zn交互作用对水稻Cd吸收转运的影响,指导Cd污染稻田Zn肥的施用。结果表明,施Zn可显著提高土壤有效态Zn含量,增加水稻对Zn的吸收积累,并显著抑制水稻对Cd的吸收,但对土壤有效态Cd含量无显著影响。早稻基施Zn肥15~60 kg/hm~2的米Cd含量降低17.52%~37.13%、晚稻米Cd含量降低11.21%~66.00%,早稻米Cd含量随Zn肥施用量的增加呈"报酬递减"规律,而晚稻米Cd含量则随Zn肥施用量的增加呈直线下降趋势;其中,早稻较佳Zn肥施用量为45 kg/hm~2。试验结果还表明,水稻米、茎、叶间Zn-Cd交互作用显著,施Zn可显著抑制水稻对土壤Cd的吸收转运,且米Cd含量既受水稻吸收转运Cd能力的影响,还受水稻植株和土壤中Cd-Zn拮抗作用的调控。 相似文献
4.
为了研究辣椒HMA家族基因介导的潜在机制,本研究从辣椒中鉴定出了6个辣椒HMA家族基因,并根据序列比对和系统发育分析将其划分为两个亚家族。对辣椒基因家族进行染色体定位、基因结构和基序组成分析,结果表明,辣椒HMA家族基因在进化过程中相对保守。启动子分析表明,大多数辣椒HMA家族基因含有与非生物胁迫相关的顺式作用元件。转录组数据分析表明,CaHMA2～CaHMA6基因在植物的各组织和各发育时期均有表达,而Zn/Co/Cd/Pb亚群的基因在辣椒各生育期不表达。通过qRT-PCR验证了该基因家族成员在镉和铜胁迫下的表达情况,发现在两种重金属的胁迫下,Cu/Ag亚群的CaHMA5基因表达显著上调,表明CaHMA5在镉和铜胁迫中发挥着重要作用。最后通过酵母镉耐受性试验发现,CaHMA5能够提高酵母的镉耐受性使其恢复生长,暗示CaHMA5具有Cd2+转运功能。本研究为深入解析CaHMA5的功能以及培育辣椒新品种提供了理论依据。 相似文献
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水稻DUF966基因家族的生物信息学分析 总被引：1，自引：0，他引：1
《分子植物育种》2017,(12)
DUF966基因家族是一类未知功能的基因家族,它们在水稻生长发育和逆境胁迫应答反应中可能起重要作用,为了研究这些基因的生物学功能,初步揭示它们对水稻生长发育和抗逆性的调控作用,本研究通过生物信息学方法,分析了水稻DUF966家族基因特征、系统进化、芯片表达谱、跨膜结构域、信号肽以及亚细胞定位。结果表明,水稻DUF966基因家族包含7个成员,几乎都具有转录活性,它们编码的蛋白质只包含1~2个保守的未知功能结构域(DUF966结构域);进化分析表明,该家族可分为4个亚群,其中Os DSR2、Os DSR4、Os DSR5和Os DSR6同属一个亚群,可能具有相似的生物学功能;芯片表达谱分析表明,该家族基因主要在幼苗、花序和茎中呈中、低度表达,Os DSR3和Os DSR7基因受盐和低温胁迫的诱导表达,其它基因受不同非生物胁迫的抑制表达,该家族多数基因还能被白叶枯病菌侵染诱导表达;蛋白预测表明,该家族蛋白不含跨膜结构域和信号肽序列,能够被定位在细胞质中。本研究为系统开展水稻DUF966基因家族的生物学功能研究提供了依据。 相似文献
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8.
植物中镉及其螯合物相关转运蛋白研究进展 总被引：3，自引：0，他引：3
镉是一种毒性极强的重金属污染物,土壤和大气中的镉通过植物根和叶的吸收在其体内积累。镉不仅影响植物的正常生理代谢过程,严重降低作物产量和品质,还可通过食物链的传递和富集危害人类身体健康。镉胁迫条件下植物会通过一系列的生理反应来减轻镉损伤,其中镉及其螯合物相关转运蛋白在植物抗镉毒害中起重要作用。金属转运蛋白是一类位于植物组织膜上的运输蛋白,其参与金属元素的吸收、转运和区隔过程。目前利用基因工程和现代分子生物学技术,已经鉴定出一系列镉及其螯合物相关转运蛋白,主要包括锌/铁转运蛋白（ZIP）、天然抗性相关巨噬细胞蛋白（NRAMP）、重金属ATP酶（HMA）、金属耐受蛋白（MTP）、阳离子交换体（CAX）、ATP结合盒转运蛋白（ABC）、黄色条纹转运蛋白（YSL）等家族。本文从植物细胞、亚细胞水平综述与镉吸收和转运相关的转运蛋白的分子生物学研究进展,为更好地了解镉在植物体内的差异积累原理、植物抗镉毒害机理和植物吸收转运镉的分子机制提供理论依据。 相似文献
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镉离子胁迫下钙镁离子对水稻种子萌发期耐镉性的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
以西南地区主栽水稻品种Q优6号为材料,采用温室发芽试验,研究Cd^2+胁迫下Ca^2+、Mg^2+对水稻发芽率、生长量及根芽中镉含量的影响。结果表明:在1 mg·kg-1 Cd 2+浓度(简称1 Cd)胁迫下,随着Ca^2+浓度的增加,水稻发芽率、发芽指数逐渐增加,随着Mg^2+浓度的增加,水稻发芽率、发芽指数逐渐降低;在2 mg·kg^-1 Cd^2+浓度(简称2 Cd)胁迫下,Ca 2+使水稻发芽率、发芽指数均提高22.53%,随着Mg^2+浓度的增加,水稻发芽率、发芽指数先降低后增加。在1 Cd胁迫下,随着Ca^2+浓度的增加,水稻生物量逐渐增加,在2 Cd胁迫下,随着Ca^2+浓度的增加,水稻生物量逐渐降低;在1 Cd胁迫下,Mg^2+对水稻生物量生长的强弱关系为1 Cd+3 Mg>1 Cd+1 Mg>1 Cd+2 Mg;在2 Cd胁迫下,随着Mg 2+浓度的增加,水稻生物量逐渐增加。在1 Cd胁迫下,随着Ca^2+、Mg^2+浓度的增加水稻根系中Cd的含量先增加后降低,水稻芽中Cd含量均呈降低趋势;在2 Cd胁迫下,水稻根芽中Cd的含量均随着Ca^2+、Mg^2+浓度的增加而降低。因此,Cd^2+胁迫下添加Ca^2+、Mg^2+能够增加水稻发芽率、发芽指数、活力指数,增强水稻种子萌发期生物量与生长量,降低根系与芽中Cd的含量。 相似文献
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金属硫蛋白是一类富含巯基的低分子量蛋白,在植物的重金属解毒及细胞氧化还原调控等方面起重要的作用。本研究以甘蔗热带种Badila组培苗为材料,分别测定了其在CdCl2、ZnSO4和CuCl2水溶液培养条件下地上部和地下部的重金属含量,结果显示其对上述3种重金属有较强的耐受与富集能力。继而克隆了ScMT1(登录号为KJ504373)、ScMT2-1-5(登录号为MH191346)和ScMT3(登录号为KJ5043704)3个金属硫蛋白家族基因,它们分别属于植物MT亚家族中的MT1、MT2和MT3型基因。ScMT1含有1个内含子和2个外显子,开放阅读框(Open Reading Frame,ORF)长228 bp,编码75个氨基酸;ScMT2-1-5含有2个内含子和3个外显子,ORF长246 bp,编码81个氨基酸;ScMT3含有1个内含子和2个外显子,ORF长198 bp,编码65个氨基酸。RT-qPCR显示,Cd2+胁迫下,在甘蔗地上部和地下部,ScMT2-1-5均连续显著上调表达,而ScMT1的上调应答出现延迟。ScMT3在地上部的上调应答出现延迟,在地下部呈“扬-抑”趋势,提示甘蔗响应Cd^2+胁迫过程中ScMT2-1-5起更积极的作用,ScMT1参与胁迫后期的分子响应,而ScMT3不起主导作用。Cu^2+胁迫下,地上部ScMT1连续显著上调表达,ScMT2-1-5和ScMT3呈总体上调的表达趋势;地下部,ScMT1和ScMT2-1-5的上调表答均出现延迟,仅在胁迫后期显著上调表达,而ScMT3仅在胁迫前期显著上调表达。该结果提示了ScMT1、ScMT2-1-5和ScMT3在Cu2+胁迫响应过程中的协作关系,三者共同参与了地上部的胁迫响应,其中ScMT1起更积极的作用;此外三者还先后参与了地下部对Cu^2+胁迫的分子响应。Zn^2+胁迫下,ScMT1和ScMT3分别仅在地上部和地下部显著上调表达;ScMT2-1-5在地上部和地下部均呈“扬-抑”的应答趋势;提示了在甘蔗响应Cd^2+胁迫应答过程中ScMT1和ScMT3分别在地上部和地下部起主要作用,ScMT2-1-5参与了胁迫前期的分子响应。ScMT1、ScMT2-1-5和ScMT3在甘蔗不同组织中及在重金属(Cd^2+、Zn^2+或Cu^2+)不同累积水平下呈现出相似或互补的应答特性,提示上述甘蔗MT家族不同成员在重金属解毒及细胞氧化还原调控等方面产生了功能分化,且三者在应对过量Cd^2+、Zn^2+或Cu^2+对甘蔗组织造成伤害的过程中存在时空上的协同作用。该研究为深入理解多倍体植物甘蔗中MT家族各成员基因在重金属耐受过程中的协同作用机制奠定了基础。 相似文献
11.
为探讨晚稻全生育期Cd的迁移转化规律及预测模型,采用长沙市望城区大田试验土壤-水稻Cd点对点数据,对水稻4个典型生育期（苗期、分蘖期、灌浆期和成熟期）及不同部位（根、茎叶及籽粒）Cd的吸收、累积和分配差异进行研究。结果表明,同一生育期各部位Cd含量和富集能力均为根>茎叶>籽粒,且根部明显高于其他部位,不同生育期差异显著,具体为成熟期>灌浆期>分蘖期>苗期;Cd转运能力为土-根>根-茎叶>茎叶-籽粒>根-籽粒,籽粒Cd大部分来自于茎叶的转移,且分蘖期转运能力显著高于其余生育期;Cd积累量和分配差异为茎叶>根>籽粒,且分蘖期和成熟期远大于苗期和灌浆期;土壤pH和有效态镉(ACd)含量是影响水稻Cd吸收的主控因子,pH为负效应,有效态镉为正效应,分蘖期茎叶Cd含量受其影响最大,是控制Cd进入籽粒的关键时期。可利用分蘖期土壤pH和有效态镉含量预测成熟期籽粒Cd含量,最优预测模型为lgCd成熟期籽粒=0.158-0.099pH分蘖期+0.261lgACd分蘖期。研究结果可为中国长株潭地区稻田土壤Cd污染风险评估和管控提供理论依据和数据支撑。 相似文献
12.
重金属转运P1B型ATP酶对促进金属离子的吸收、运输、积累、分配和解毒至关重要。其中HMA3蛋白可能通过将镉螯合至液泡从而有助于金属解毒,本研究以不同浓度Cd处理生物质高粱幼苗为材料,克隆获得了SoHMA3基因的全长序列,cDNA全长3179 bp,编码877个氨基酸,编码蛋白的理论分子量为94.44 kD,理论等电点为6.4,为跨膜蛋白,该蛋白属于HAD超家族成员,对该氨基酸序列进行聚类分析表明,其与玉米和水稻的同源性最高,而与芦笋最低。实时定量PCR分析表明,SoHMA3基因在生物质高粱地上部和地下部均有表达,不存在组织特异性;镉胁迫下,该基因在地上部无显著响应,在地下部有显著响应,表明生物质高粱SoHMA3的表达受到Cd胁迫的影响,参与了生物质高粱对Cd的解毒。本研究结果为进一步探究生物质高粱对Cd的吸收、转运及解毒机理提供基础资料。 相似文献
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Yong-Feng Yan Doug-Hwan Choi Do-Soon Kim Byun-Woo Lee 《Journal of Crop Science and Biotechnology》2010,13(2):69-73
Cadmium (Cd) is absorbed by rice root and transferred into the other rice organs including grain. A solution-culture experiment
was conducted to investigate the absorption and distribution of Cd supplied at different growth stages of rice. Two rice cultivars,
a japonica ‘Chucheong’ and a tongil-type ‘Milyang23’ that exhibit high and low ability of Cd absorption by root and accumulation
in grain were grown in culture solution and subjected to 2 ppm CdCl2 treatment for 2 weeks at four different growth stages:
before panicle initiation stage (BPI), after panicle initiation stage (API), early ripening stage (ER), and mid-ripening stage
(MR). Cd concentration and accumulation in rice organs were measured at harvest. The two rice cultivars accumulated two to
three times greater amounts of Cd in grain in the two Cd treatments before heading (BPI and API treatments) than in the Cd
treatment after heading (ER and MR treatment). The higher grain Cd accumulation in BPI and API treatments was not attributed
to the higher Cd uptake but to the higher translocation from root to shoot and the higher redistribution from shoot to grain
than ER and MR treatments These results imply that the remobilization of Cd through phloem during leaf senescence is the major
process for Cd accumulation in rice grain rather than direct transport of absorbed Cd through the xylem-phloem transfer to
grain. ‘Milyang23’ absorbed significantly smaller amount of Cd than ‘Chucheong’. However, ‘Milyang23’ accumulated more than
a three times larger amount of Cd in grain compared to ‘Chucheong’ as the former exhibited the higher root-shoot translocation
and shoot-grain remobilization as well. It indicates that the greater Cd translocation from root to shoot and subsequent higher
Cd remobilization from shoot to grain, not the higher absorption ability, have led to the higher Cd accumulation and concentration
in grain of ‘Milyang23’. 相似文献
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Yong-Feng Yan Doug-Hwan Choi Do-Soon Kim Byun-Woo Lee 《Journal of Crop Science and Biotechnology》2010,13(2):113-119
Cadmium (Cd) is absorbed by rice root and transferred into the other rice organs including grain. A solution-culture experiment was conducted to investigate the absorption and distribution of Cd supplied at different growth stages of rice. Two rice cultivars, a japonica ‘Chucheong’ and a tongil-type ‘Milyang23’ that exhibit high and low ability of Cd absorption by root and accumulation in grain were grown in culture solution and subjected to 2 ppm CdCl2 treatment for 2 weeks at four different growth stages: before panicle initiation stage (BPI), after panicle initiation stage (API), early ripening stage (ER), and mid-ripening stage (MR). Cd concentration and accumulation in rice organs were measured at harvest. The two rice cultivars accumulated two to three times greater amounts of Cd in grain in the two Cd treatments before heading (BPI and API treatments) than in the Cd treatment after heading (ER and MR treatment). The higher grain Cd accumulation in BPI and API treatments was not attributed to the higher Cd uptake but to the higher translocation from root to shoot and the higher redistribution from shoot to grain than ER and MR treatments These results imply that the remobilization of Cd through phloem during leaf senescence is the major process for Cd accumulation in rice grain rather than direct transport of absorbed Cd through the xylem-phloem transfer to grain. ‘Milyang23’ absorbed significantly smaller amount of Cd than ‘Chucheong’. However, ‘Milyang23’ accumulated more than a three times larger amount of Cd in grain compared to ‘Chucheong’ as the former exhibited the higher root-shoot translocation and shoot-grain remobilization as well. It indicates that the greater Cd translocation from root to shoot and subsequent higher Cd remobilization from shoot to grain, not the higher absorption ability, have led to the higher Cd accumulation and concentration in grain of ‘Milyang23’. 相似文献
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Identification of quantitative trait loci for Cd and Zn concentrations of brown rice grown in Cd-polluted soils 总被引：1，自引：0，他引：1
Xiaoqin Zhang Guoping Zhang Longbiao Guo Huizhong Wang Dali Zeng Guojun Dong Qian Qian Dawei Xue 《Euphytica》2011,180(2):173-179
Low grain cadmium (Cd) and high grain zinc (Zn) rice cultivars have become the current rice breeding objectives. However,
the genetic control of Cd and Zn concentrations in brown rice remains poorly understood, especially when grown in Cd-contaminated
soil. In this study, quantitative trait loci (QTLs) associated with grain Cd and Zn concentrations and Cd/Zn ratio were identified
using a doubled haploid population derived from a cross between japonica JX17 and indica ZYQ8 rice cultivars. Three and two QTLs were detected for Cd and Zn concentration in brown rice, respectively. Two QTLs associated
with grain Cd/Zn ratio on chromosomes 3 and 6 were initially mapped. These QTLs accounted for 10.83–41.66% of the total variance
of the three traits measured. Only one common locus on chromosome 6 was found for Cd concentration and Cd/Zn ratio. The lack
of co-location of the QTLs for Cd and Zn concentrations in this mapping population suggests different genetic mechanisms.
In summary, our results provide insight into the genetic basis of rice grain Cd and Zn accumulation; the isolated QTLs may
be useful for marker-assisted selection and identification of genes associated with Cd and Zn accumulation in rice. 相似文献
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紫云英翻压对稻田土壤镉有效性及水稻镉积累的影响 总被引：9，自引：0，他引：9
为了研究翻压紫云英对重金属污染土壤中Cd的有效性及水稻Cd吸收积累的影响,以当地传统施肥为对照,在大田条件下研究了添加紫云英对水稻生物产量、Cd含量和土壤p H值、有效Cd含量的影响。结果表明:翻压紫云英对水稻生长起到了促进作用,与单施化肥相比,所有紫云英处理的水稻地上部生物产量均有提高,平均增产率为11%。同时,水稻的Cd含量均有下降,稻谷Cd含量平均降低23.8%,稻草Cd含量平均降低50.2%,水稻Cd积累量平均降低了40.8%。翻压紫云英提高了土壤的p H值,降低了土壤Cd的生物有效性,相关分析表明,土壤有效Cd含量与p H值呈极显著负相关,而水稻Cd积累与土壤有效Cd含量呈显著正相关。本研究表明,在Cd污染稻田土壤上,应避免单施化肥,选用紫云英为代表的绿肥作物配合化肥施用,既能提高水稻产量,还能一定程度上降低土壤Cd活性和水稻Cd积累。 相似文献