改良FIASCO方法筛选砷超富集植物蜈蚣草SSR分子标记(英文)

蜈蚣草(Pteris vittata L.)是目前用于砷污染土壤修复最好的超富集植物,但其分子水平上的研究数据较少。为了开发蜈蚣草特异性SSR遗传标记,本文采用改良的FIASCO方法从蜈蚣草AG和AC微卫星富集文库中随机挑选100个克隆,分离得到51个微卫星位点,其中60%为完美型(Perfect)SSR。根据这些位点设计、合成了25对引物,并对江西庐山及湖北恩施两地蜈蚣草种群各20个个体进行了遗传多样性检测,结果发现:其中8个完美型及1个间断型(intermittent)SSR位点的引物能够扩增出清晰、稳定且具有多态性的条带。9对引物共扩增出41个等位基因,各位点等位基因数在2~7之间,平均等位基因数为4.56个;期望杂合度在0.0494~0.8169之间;没有连锁不平衡现象发生。采用大叶井栏边草(Pteris multifida Poir.)进行跨种扩增,结果发现其中6对引物能够进行种间扩增。这些SSR分子标记的开发有助于蜈蚣草生态适应性进化分析、揭示蜈蚣草地理分布格局以及探讨蜈蚣草遗传多样性,还可用于品种鉴定及选育等。     

蜈蚣草中砷超富集的分子机制研究进展

砷是一种毒性很强的类金属元素,土壤砷污染可引发一系列食品安全问题,进而威胁人类健康。蜈蚣草具有极强的富集砷的能力,在砷污染土壤的植物修复中具有重要的应用价值。深入阐释蜈蚣草超富集砷的分子机制是植物修复技术的核心理论基础。文中综述了蜈蚣草超富集砷的组学研究进展,以及目前鉴定到的砷富集过程中的重要分子元件,并对未来的研究方向和趋势进行了展望。     

砷超富集植物蜈蚣草原生质体的分离及其抗砷性分析

蜈蚣草(Pteris vittata)是一种砷超富集植物, 能够通过根从土壤中吸收砷, 并将其输送至羽叶中富集。为了探索蜈蚣草单个细胞在砷积累和砷抗性中的特性, 本文首次通过酶解方法获得了这一砷超富集蕨类植物的原生质体, 并研究了原生质体在不同浓度砷胁迫下的生活力。结果显示, 蜈蚣草原生质体的抗砷性远高于烟草原生质体的抗砷性, 与其整体植株的抗性一致。这为探索砷抗性和超富集机理提供了一个新的研究体系。     

砷超富集植物蜈蚣草原生质体的分离及其抗砷性分析

蜈蚣草（Pteris vittata）是一种砷超富集植物,能够通过根从土壤中吸收砷,并将其输送至羽叶中富集.为了探索蜈蚣草单个细胞在砷积累和砷抗性中的特性,本文首次通过酶解方法获得了这一砷超富集蕨类植物的原生质体,并研究了原生质体在不同浓度砷胁迫下的生活力.结果显示,蜈蚣草原生质体的抗砷性远高于烟草原生质体的抗砷性,与其整体植株的抗性一致.这为探索砷抗性和超富集机理提供了一个新的研究体系.     

砷超富集植物--蜈蚣草孢子的无菌培养

1植物名称蜈蚣草(Pteris vittata). 2材料类别成熟的孢子. 3培养条件所用培养基为:(1)MS;(2)1/2MS;(3)1/5MS;(4)1/10MS;(5)蒸馏水;(6)Knop's.1/2MS、1/5MS、1/10MS指大量和微量元素为MS培养基全量的1/2、1/5、1/10,上述培养基均使用MS培养基全量的铁盐和有机成分,1.0%琼脂,3.0%蔗糖,pH 5.8.培养室温度为25℃;日光灯光源,光照度2 000～2 300 lx,光照时间12 h·d-1.     

超富集植物蜈蚣草中砷化学形态的EXAFS研究

采用同步辐射扩展X射线吸收精细结构(SREXAFS)技术研究了超富集植物蜈蚣草(PterisvittataL.)中As的化学形态及其在转运过程中的变化。结果表明,蜈蚣草中的As主要以As(Ⅲ)与O配位的形态存在。As(V)被植物吸收后,很快转化为As(Ⅲ),其转化过程主要发生在根部。As(Ⅲ)向地上部转运的过程中价态基本不变。在植物的根部和部分叶柄中存在少量与As-GSH相似的As-S结合方式,但是在As含量最高的羽叶中基本上未发现这种结合方式。与需要提取和分离过程的化学方法相比,采用EXAFS方法研究植物中的砷形态不需经过预分离或化学预处理就可以直接测定植物样品中元素的化学形态,因此可以避免样品预处理过程对As形态的干扰,并获得可靠的砷化学形态方面的信息。     

超富集植物蜈蚣草中砷化学形态的EXAFS研究

采用同步辐射扩展X射线吸收精细结构(SR EXAFS)技术研究了超富集植物蜈蚣草(Pteris vittata L.)中As的化学形态及其在转运过程中的变化.结果表明,蜈蚣草中的As主要以As(Ⅲ)与O配位的形态存在.As(Ⅴ)被植物吸收后,很快转化为As(Ⅲ),其转化过程主要发生在根部.As(Ⅲ)向地上部转运的过程中价态基本不变.在植物的根部和部分叶柄中存在少量与As-GSH相似的As-S结合方式,但是在As含量最高的羽叶中基本上未发现这种结合方式.与需要提取和分离过程的化学方法相比,采用EXAFS方法研究植物中的砷形态不需经过预分离或化学预处理就可以直接测定植物样品中元素的化学形态,因此可以避免样品预处理过程对As形态的干扰,并获得可靠的砷化学形态方面的信息.     

蜈蚣草砷超富集机制及其在砷污染修复中的应用

蕨类植物蜈蚣草能够从土壤中吸收砷,并储存于地上部分羽叶的液泡中。蜈蚣草具有高效的抗氧化系统,以降低砷的毒害;其砷酸还原系统和液泡区隔化是蜈蚣草进行砷解毒和砷超富集的重要机制。本文综述了目前蜈蚣草砷超富集机制研究的主要进展,并对其在修复砷污染环境的应用中进行了讨论。     

基于磁珠富集法的绣线菊SSR分子标记分离与筛选

微卫星序列（SSR）具有多态性高、共显性遗传等特点,是一种极具价值的分子遗传标记。采用磁珠富集法从高山绣线菊基因组DNA中分离和筛选SSR标记。高山绣线菊基因组经限制性内切酶Mse I酶切后与接头连接,并与生物素标记SSR探针（AC）15和（AG）15杂交,然后通过链霉亲和素磁珠富集、洗脱、PCR扩增、克隆,完成微卫星文库构建。利用载体通用引物和探针序列引物进行PCR扩增,筛选重组克隆并测序,获得112条序列。随机挑选其中60条序列设计的引物,经初期筛选获得多态性引物16对。用所得16对引物对4个居群92个个体的蒙古绣线菊和高山绣线菊进行PCR扩增。统计分析PCR产物的毛细管电泳结果,发现4个居群的平均等位基因数、平均期望杂合度及平均观测杂合度都比较高。64个数据系列（4个居群×16个位点）中的26个显著偏离HardyWeinberg平衡,推测可能由于无效等位基因的存在所引起。分析显示研究开发的16对多态性SSR引物可以用于后续遗传多样性、物种进化与亲缘关系等方面研究,丰富了绣线菊遗传多样性研究的分子标记。     

耐砷促生菌对超富集植物蜈蚣草砷吸收及根际微生物群落的调控作用

【目的】分析添加外源促植物生长微生物(plant growth-promoting bacteria,PGPB)对植物生长、砷富集和根际微生物的影响,为植物-微生物联合修复砷污染土壤提供参考。【方法】通过添加外源PGPB,研究蜈蚣草生物量和砷富集量与外源微生物促植物生长特性的关系,采用高通量测序技术分析蜈蚣草根际微生物群落在外源PGPB干预下的变化规律。【结果】2株根际菌(假单胞菌PG12、芽孢杆菌R19)和1株内生菌(恶臭假单胞菌S6)具备典型的促植物生长特性,对蜈蚣草的促生作用顺序为：PG12>S6>R19,与对照组相比,生物量分别提高了234%(P<0.01)、136%(P<0.01)和67%;添加外源PGPB后,蜈蚣草砷含量从对照的18.50 mg提高到了31.25-46.95 mg,增幅高达153%(PG12)和139%(S6),对应的蜈蚣草砷浓度从2616.34mg/kg降至1348.04-2 156.23 mg/kg,呈现出典型的砷“稀释效应”;α多样性指数Sobs、Chao和Ace显示,仅R19处理显著提高了根际微生物的群落多样性,而β多样性指数...     

Distributions of arsenic and essential elements in pinna of arsenic hyperaccumulator Pteris vittata L.

The distributions of arsenic and 6 essential elements in the pinna of As hyperaccumulator, Pteris vittata L., were studied using synchrotron radiation X-ray fluorescence (SRXRF). Significant correlation between the distribution and mobility of the elements revealed that SRXRF study on the elemental distribution was feasible to inspect the transportations of elements in plants. The distribution of As in the pinna showed that As had great abilities to be transported in xylem vessels and from xylem to mesophyll. The distribution of K, one of the most mobile elements in plants, was similar to that of As, whereas the distributions of Fe and Ca with less mobility in plants were almost opposite to that of As in the pinna.     

刈割对蜈蚣草的砷吸收和植物修复效率的影响

以野生苗移栽的蜈蚣草为试材 ,通过盆栽试验研究了收获次数对蜈蚣草生长、砷吸收和植物修复效率的影响。结果表明 :在 3次收获中 ,随着收获次数的增加 ,不同砷浓度处理之间蜈蚣草生物量的差异逐步缩小 ;不加砷的对照处理中 ,每次收获后的砷吸收速率下降趋势 ,而在 3个加砷处理中 ,第 2次收获和第 3次收获的蜈蚣草的吸砷速率为 6 3～ 75 μg/ (plant· d)、4 4～ 5 5μg/ (plant· d) ,均显著高于第 1次收获时的吸收速率。表明多次收获并没有降低砷的积累速度。由此可见 ,通过适当增加蜈蚣草的收获次数是提高砷修复效率的一种策略     

Phytofiltration of arsenic-contaminated groundwater using Pteris vittata L.: effect of plant density and nitrogen and phosphorus levels

This field-scale hydroponic experiment investigated the effects of plant density and nutrient levels on arsenic (As) removal by the As-hyperaccumulator Pteris vittata L. (Chinese brake fern). All ferns were grown in plastic tanks containing 30 L of As-contaminated groundwater (130 microg x L(-1) As) collected from South Florida. The treatments consisted of four plant densities (zero, one, two, or four plants per 30 L), two nitrogen (N) concentrations (50% or 100% of 0.25-strength Hoagland solution [HS]), and two phosphorous (P) concentrations (15% and 30% of 0.25 strength HS). While low P was more effective than high P for plant As removal initially, N levels showed little effect. At 15% P, it took 3 wk for the ferns at a plant density of four to reduce As to less than 10 microg L(-1) (USEPA and WHO standard), whereas it took 4-6 wk at plant densities of one or two. For reused ferns, established plants with more extensive roots than "first-time" ferns, a low plant density of one plant/30 L was more effective, reducing As in water to less than 10 microg L(-1) in 8 h. This translates to an As removal rate of 400 microg h(-l) plant(-1), which is the highest rate reported to date. Arsenic-concentration in tanks with no plants as a control remained high throughout the experiment. Using more established ferns supplemented with dilute nutrients (0.25 HS with 25% N and 15% P) with optimized plant density (one plant per 30 L) reduced interplant competition and secondary contamination from nutrients, and can be recommended for phytofiltration of As-contaminated groundwater. This study demonstrated that P. vittata is effective in remediating As-contaminated groundwater to meet recommended standards.     

Effect of Fluoride on Arsenic Uptake from Arsenic-Contaminated Groundwater using Pteris vittata L.

High-arsenic groundwater in inland basins usually contains high concentrations of fluoride. In the present study, the effects of fluoride on arsenic uptake by Pteris vittata and on arsenic transformation in growth media were investigated under greenhouse conditions. After P. vittata was hydroponically exposed to 66.8 μM As (V) in the presence of 1.05 mM F^? in the form of NaF, KF, or NaF+KF for 10 d, no visible toxicity symptoms were observed, and there were not significant differences in the dry biomass among the four treatments. The results showed that P. vittata tolerated F^? concentrations as high as 1.05 mM but did not accumulate fluoride in their own tissues. Arsenic uptake was inhibited in the presence of 1.05 mM F^?. However, in hydroponic batches with 60 μM As (III) or 65 μM As (V), it was found that 210.6 and 316.0 μM F^? promoted arsenic uptake. As(III) was oxidized to As(V) in the growth media in the presence and absence of plants, and F^? had no effect on the rate of As(III) transformation. These experiments demonstrated that P. vittata was a good candidate to remediate arsenic-contaminated groundwater in the presence of fluoride. Our results can be used to develop strategies to remediate As-F-contaminated water using P. vittata.     

中国特有种爆杖花的微卫星分子标记开发与评价

爆杖花（Rhododendron spinuliferum）是中国西南地区特有的观赏和药用植物。为了研究爆杖花和碎米花之间的杂交物种形成过程,本研究利用FIASCO方法对爆杖花进行微卫星引物开发,从100对引物中筛选出28个微卫星标记,其中22个为多态。利用爆杖花两个居群共24个个体对22个多态性位点进行分析,结果显示：每个位点具有2~5个等位基因,平均为34个,其观测杂合度和期望杂合度分别为0083~0792和0153~0744。对筛出的28个微卫星标记在碎米花的两个自然居群中也做了检测,结果显示：有22个微卫星标记成功扩增,其中20个有多态性;每个多态位点有2~6个等位基因,平均为32个,其观测杂合度和期望杂合度分别为0000~0833和0117~0736。开发的微卫星标记可用于爆杖花及其近缘物种的居群遗传学分析和杂交物种形成研究。     

中国特有种爆杖花的微卫星分子标记开发与评价

爆杖花（Rhododendron spinuliferum）是中国西南地区特有的观赏和药用植物。为了研究爆杖花和碎米花之间的杂交物种形成过程,本研究利用FIASCO方法对爆杖花进行微卫星引物开发,从100对引物中筛选出28个微卫星标记,其中22个为多态。利用爆杖花两个居群共24个个体对22个多态性位点进行分析,结果显示：每个位点具有2～5个等位基因,平均为3．4个,其观测杂合度和期望杂合度分别为0．083～0．792和0．153～0．744。对筛出的28个微卫星标记在碎米花的两个自然居群中也做了检测,结果显示：有22个微卫星标记成功扩增,其中20个有多态性;每个多态位点有2。6个等位基因,平均为3．2个,其观测杂合度和期望杂合度分别为0．000～0．833和0．117～0．736。开发的微卫星标记可用于爆杖花及其近缘物种的居群遗传学分析和杂交物种形成研究。