1、王璐 庞铎 林宇剑 指导老师 王海鸥 时国庆 化学与生物工程学院 生技0901班,添加磷酸盐后重金属镉和砷 对水稻相关解毒基因表达的影响,目录,项目选题背景和项目意义,1,项目实施情况,2,项目创新点,3,下一步研究方向,4,项目选题背景和项目意义,项目选题背景和项目意义,镉、砷污染毒性强、难治理、后果严重，是我国和其他一些国家环境污染的头等难题。“十二五”规划的高调出台，意味着重金属污染问题正式回归国家议题，相关基础和应用研究将迎来新的前景。 水稻是我国的主要粮食作物，近年来稻田受砷污染日趋严重，稻田频繁的排灌过程会加速污染的扩张，解决砷污染问题迫在眉睫。 镉会影响水分的吸收并引起植物根部损
2、伤，对植物的光合作用和呼吸作用都有很大的消极影响。土壤和水体的镉污染造成的后果非常严重。“镉大米”、浏阳镉污染事件、广西龙江镉浓度超标事件等连连为我们敲响警钟。 因此，研究水稻镉、砷污染的机理并制定相应的对策具有十分重要的意义。,项目实施情况,植物吸收重金属的过程,根际活化、觅食,木质部装载和运输,木质部卸载到叶细胞,根际跨膜运输,本项目涉及的植物的重金属解毒分子机理,本实验涉及的植物重金属解毒相关基因一览,GSH可直接结合重金属，也可继续合成PCs，还在AsA代谢中起作用GSH结合重金属PCs可螯合重金属离子，减少其对细胞代谢的影响 GSH及PCs的体内合成,GSH与PCs,抗氧化系统,抗氧
3、化物：抗坏血酸及其代谢相关酶 过氧化氢（H202）是一种活性氧，生成高度活泼的羟基自由基(-OH)。-OH能氧化几乎所有的细胞组分，并引起细胞的破坏。抗坏血酸为电子供体的H202的清除剂。 抗氧化酶 ：POD(过氧化物酶) CAT（过氧化氢酶）清除胁迫条件下产生的活性氧,项目研究方案,半定量RT-,核心研究方法,半定量RT-PCR近年来常用的一种简捷、快速、特异的RNA定量测定方法，通过mRNA反转录成cDNA，再以适当的管家基因作为内参进行PCR扩增，并测定PCR产物的数量，可以推测样品中特异mRNA的相对数量。合适的循环数是PCR半定量方法的关键因素之一,半定量RT-PCR模版量、循环数与
4、产物量之间的关系,研究结论,1 半定量RT-PCR检测基因的表达 选定各基因均在胁迫中发生了表达调节，但在有磷/无磷及重金属梯度浓度胁迫条件下其表达调节的变化规律有所不同,附：电泳结果整理,研究结论,2 水稻根、叶的平均长度的测定,总体：在8组有磷/无磷组幼苗中，有6组苗和根的长度随着砷、镉浓度的增加而下降，说明水稻幼苗的生长极易受到砷和镉的抑制。 苗长：有磷组水稻苗长均低于无磷组，且磷的存在（5M）对水稻苗长的影响要高于As/Cd的浓度梯度差异（25M）对其的影响。 根长:有磷组与无磷组虽然有明显差异，但磷的作用并不是单一的协同或拮抗，而是在低重金属浓度下增添磷促进根的伸长，而在高重金属浓度
5、下增添磷则抑制根的伸长，在磷浓度为5M时，As和Cd的临界浓度分别在025M和2550M之间。,研究结论,3 水稻根、叶中砷、镉的含量,随着As/Cd浓度的增加，根和叶中As/Cd的含量均增加，且上升趋势明显。 根中的重金属含量远高于叶中的含量（AS：4-6倍，Cd:10倍）。这是因为根是植物吸收重金属元素的主要部位，叶中的As离子主要依靠根的传导作用实现。 随着As浓度的变化，同样浓度的磷在水稻根和苗中呈现低As浓度下降低As吸收、高As浓度下增强As吸收的趋势，但作用并不十分明显，As浓度临界值介于2550M之间。在Cd胁迫中，叶中该Cd浓度临界值为025M，而根中没有出现这一临界值，推测
6、该临界值存在且应超过50M。,天根DP432-RNA核酸提取试剂盒（50次） 1280元 Fermentas RevertAid First Strand cDNA Synthesis试剂盒（100次） 1930元 上海生工即用PCR扩增试剂盒(Pfu) 135元 PCR引物 550元 其他常用试剂 550元 总计：4445元,经费使用情况,项目创新点,从基因层面而不仅是生理学层面探索水稻对重金属元素的解毒过程。 在有磷/无磷条件下比较水稻重金属解毒相关基因的表达变化情况，不仅得到了水稻分别在不同浓度的砷和镉胁迫下的响应，而且得到了这两种元素在有磷和无磷条件下响应的不同。 提出有磷/无磷和重金属的浓度梯度变化对水稻基因表达、根长苗长和重金属离子含量的影响并不是单一的协同或拮抗，而是存在一个临界值。,下一步研究方向,优化PCR条件（引物、Mg2+浓度、Tm值、循环数等），得出半定量RT-PCR尚未得到结果的基因的PCR结果,寻找新的与植物重金属解毒有关的基因，并试图梳理它们在表达上的相互关系，进一步从分子层面阐释植物重金属解毒机理,谢谢！ 欢迎各位专家提问！,
