嫁接诱导大豆低镉富集性状及遗传稳定性

通过野外小区实验,从8个大豆品种中筛选出2个低镉富集品种作为砧木,2个高镉富集品种作为接穗植物,研究嫁接当代以及接穗子代镉富集性状的变化,探明嫁接诱导镉富集性状变异的机制及其遗传稳定性。结果表明:大豆的镉富集性状表现出显著的品种间差异,以低镉富集品种(铁丰29和东鲜1号)作砧木,可以使接穗大豆植株(青仁黑1号和中黄38)地上部分镉含量降低50%~70%;高通量测序和qRT-PCR分析显示,嫁接诱导了相关硫代谢基因的差异表达,与自根植株相比,嫁接植株的APX2、PAPRa、SAM1a和ATPs基因表达水平均显著下调,分别达72.53%、67.62%、42.37%和75.78%,APK4表达量则显著上调2.83倍;以阻控效果最好的青仁黑1号-东鲜1号为例,接穗子代遗传了接穗当代的低镉富集性状,对照亲本,子代籽粒镉含量的降低率仍有30%~50%。研究证明:嫁接可以通过调控含硫化合物的合成与代谢,影响作物地上部分的Cd富集性状,且这种性状可以在子代中稳定遗传。     

镉胁迫对拟南芥幼苗基因组DNA多态性的影响

应用随机扩增多态性DNA(RAPD)技术,检测了镉(Cd)胁迫对拟南芥幼苗叶片DNA多态性的影响,并结合其形态和生理指标,选取Cd污染敏感的生物标记物.结果表明:0.125～3.0 mg·L-1Cd处理21 d后,拟南芥幼苗叶片的可溶性蛋白质含量随Cd浓度的增加呈倒U字型曲线变化,但其鲜重和叶绿素含量变化均不明显;12条寡核苷酸引物中,有5条引物扩增出稳定、特异的PCR产物;拟南芥幼苗叶片基因组的RAPD图谱中,对照组RAPD图谱中分辨出44条清晰的条带;Cd胁迫使拟南芥幼苗叶片基因组的RAPD图谱发生了改变,包括条带的增加、缺失和条带荧光强度的改变,且与Cd剂量相关.实验证明,Cd影响基因组模板的稳定性,即DNA多态性对Cd污染敏感,可以作为检测Cd污染及其相关生物学效应的潜在生物标记物.     

稀土元素铈对斑马鱼肝脏的遗传毒性

以稀土元素中丰度最大的铈(Ce)为代表污染物,以斑马鱼(Danio rerio)为受试生物,采用RAPD-PCR和MSAP-PCR技术研究Ce对斑马鱼基因组DNA损伤及DNA甲基化的影响。结果表明,不同浓度Ce~(3+)(0、5、10和20μmol·L~(-1))胁迫斑马鱼28天后,Ce~(3+)主要在斑马鱼肝脏中富集(BCF:5.49~9.33),其次为腮(BCF:3.58~4.49)和肌肉(BCF:0.13~0.25);RAPD-PCR分析显示,Ce~(3+)(10μmol·L~(-1))胁迫能够诱导斑马鱼肝脏DNA的损伤;MSAP-PCR分析显示,Ce~(3+)胁迫引起的斑马鱼肝脏基因组DNA甲基化总变化率分别为8.93%(CK)、9.12%(5μmol·L~(-1))、15.56%(10μmol·L~(-1))和28.83%(20μmol·L~(-1)),其中低浓度胁迫下,斑马鱼肝脏基因组DNA去甲基化(D)型显著增加,高浓度下,甲基化(M)型显著增加,DNA甲基化多态性亦随胁迫浓度的增大而变大;测序分析结果显示,这些特异性甲基化条带与zinc finger protein STZ/ZAT10、ABC transporter 1、cell cycle control phosphatase superfamily protein等基因具有较高的同源性;与RAPD标记相比,DNA甲基化标记对Ce~(3+)的胁迫响应具有高敏感性。研究结果深化了对稀土元素生物学效应的认识。     

镉诱导拟南芥幼苗DNA损伤

采用随机扩增多态性DNA(random amplified polymorphic DNA,RAPD)标记技术,并结合幼苗的形态和生理指标,研究镉(Cd)胁迫对拟南芥(Arabidopsis thaliana)幼苗基因组DNA损伤的影响.结果表明,不同浓度(0.25 ～5.0 mg·L-1)Cd处理24 d后,拟南芥幼苗根生长受到显著抑制,地上部分可溶性蛋白质含量呈先升高后降低的趋势,但对拟南芥幼苗叶片数、鲜重及叶绿素含量影响不大.选用12条寡核苷酸引物对拟南芥幼苗地上部分与根系基因组DNA进行PCR( polymerase chain reaction)扩增,发现处理组与对照组RAPD图谱之间存在明显差异,且与镉浓度之间存在剂量-效应关系.基因组模板的稳定性(genomic template stability,GTS)随着Cd浓度的增加而降低.3个处理组幼苗地上部分GTS分别为91％、89％和80％;相应根部GTS分别为71％、67％和60％.研究表明,利用RAPD技术获得的拟南芥DNA多态性变化可作为检测镉遗传毒性效应的生物标记物.比照其他几个指标,拟南芥幼苗根部RAPD谱带变化的敏感性更为优异,具有较好的应用前景.     

水环境因子对镧系元素生物毒性效应的影响

镧系元素(稀土)应用的不断拓展引起了人们对其生物安全性的关注。为探明环境因素对镧系元素生物毒性效应的影响，以斑马鱼(Danio rerio)为受试生物，研究水环境因子(pH、HCO₃~-、Ca²⁺-Mg²⁺、K~+和Cl~-等)对镧系元素生物毒性和生物蓄积性的影响，分析不同水环境条件下4种代表性镧系元素(La、Ce、Gd和Ho)的毒性大小及其趋势。结果表明：在标准水中，La对斑马鱼成鱼的96 h-LC50为165.6μmol·L^-1,毒性大小与水中pH、HCO₃~-和Ca²⁺-Mg²⁺浓度显著相关，其斜率分别为0.912、1.135和0.222,而与水中Cl~-、Na~+、K~+和SO₄^2-的浓度无显著性关系；4种镧系元素均可在测试开始阶段与HCO₃~-络合形成沉淀颗粒，pH的降低或HCO₃~-的减少可促进颗粒态镧系元素向可溶态转化，从而增强其生物...