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： 三七响应镉胁迫的生理和分子机制研究
书目信息 机读格式(MARC)
| ISBN/价格： | CNY20.00(估)缴送 |
|---|---|
| 作品语种： | chi |
| 出版国别： | CN 530000 |
| 题名责任者项： | 三七响应镉胁迫的生理和分子机制研究/.钱志龙著/.谢世清,范伟指导 |
| 出版发行项： | 2019.6.5 |
| 载体形态项： | 59页:;+图表:;+30cm |
| 提要文摘： | 三七（Panax notoginseng ( Burk. ) F. H. Chen）是一种名贵的中药材，具有极高的药用价值，是云南最具特色的中药资源大品种。然而，由于云南土壤重金属地质背景高，云南不仅是三七的道地产区和主产区，也是我国镉（Cd）的产出大省。三七对Cd具有较强的吸收富集遗传特性，且各种植区土壤及植物体均存在不同情况的超标现象，严重影响了三七安全原料生产、饮片药用安全和出口贸易等产业发展。已有的研究主要集中三七Cd富集特性以及与皂苷积累相关性上，缺乏Cd胁迫下潜在生理和分子响应机制的系统解析。本研究以一年生三七为对象，对不同Cd浓度（0、15、25和50 μM Cd）水培条件下三七的光合作用、抗氧化活性、Cd与皂苷积累等生理特性进行研究。进一步结合转录组和代谢组比较分析，初步阐明了三七Cd响应潜在的分子机制，并从中鉴定了一个可能参与三七Cd吸收的天然抗性相关巨噬细胞蛋白（Nramp）家族基因PnNramp3，研究结果为三七原料的安全种植和通过现代生物技术培育低Cd积累三七新种质提供理论基础和实践参考依据。主要的研究结果如下： （1）对不同Cd浓度下三七的生理特性研究发现：Cd胁迫对三七生长发育产生显著影响，在25和50 μM Cd处理下，地上部分出现萎焉现象，特别在50 μM Cd胁迫时表现最为严重，存活率下降到71.4％，且须根生长受到显著抑制，须根数仅为CK的50%；对光合作用研究发现，在15、25和50 μM Cd处理下，三七叶片的净光合速率分别下降19.9％、36.3％和52.4％，Cd胁迫抑制了三七的光合作用，抑制作用随Cd处理浓度的增加而增大；抗氧化活性研究发现，在Cd胁迫下，三七根中过氧化氢酶（CAT）活性受到抑制，而过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）活性增加，叶片中CAT活性无显著差异，POD和SOD活性增加。另外，抗坏血酸（AsA）含量在50 μM Cd处理的根中含量显著增加；Cd含量和皂苷含量测定显示，Cd主要积累在三七的根部，表现为根>茎>叶，在不同Cd浓度下，五种单体皂苷和总皂苷的含量都有所变化，其中三七皂苷R1、人参皂苷Rg1含量降低，而人参皂苷Re、Rb1、Rd和总皂苷含量增加但变化幅度不大。 （2）对0、15、50 μM Cd处理下三七的转组和代谢组研究发现：与CK相比，15 μM Cd处理下，差异基因总数为1647条，50 μM Cd处理下，差异基因总数3583条，表明高浓度Cd显著影响差异表达基因。进一步对差异表达基因进行GO和KEGG富集分析发现，参与脂肪酸代谢和黄酮类化合物代谢的差异表达基因优势富集，其中参与脂肪酸代谢的差异表达基因主要为脂肪酸去饱和酶基因（FAD），它们在15 和 50 μM Cd处理下均上调表达，并表现为50 μM Cd下上调幅度最大，这与50 μM Cd 处理中检测到的脂肪酸含量的增加是一致的；参与黄酮类化合物代谢的差异表达基因表现为上调或下调，这与代谢组中黄酮类化合物在15 和 50 μM Cd处理下的增加或减少基本一致。此外，对转录组中可能参与金属离子转运的蛋白家族基因进行分析后发现，天然抗性相关巨噬细胞蛋白（Nramp）、锌铁转运蛋白（ZIP）、铁转运蛋白（IRT）、ABC转运蛋白家族（ABCB）、铜转运蛋白（COPT）、重金属ATPases家族（HMA）、寡肽转运蛋白（PTR）、黄色条纹蛋白（YSL）等家族基因在15 和 50 μM Cd处理下均上调表达，并表现为50 μM Cd下上调幅度最大。 （3）基于金属离子转运蛋白基因的转录组分析，对一个天然抗性相关巨噬细胞蛋白家族基因PnNramp3进行克隆和功能分析。序列分析显示，PnNramp3全长1518 bp，编码505个氨基酸，具有12个跨膜结构域，分子量为55.292 kDa，理论等电点为5.29，不稳定系数28.58，为稳定蛋白，平均亲水性0.671，为疏水性蛋白，不存在信号肽序列，属于非分泌蛋白；进化关系分析显示，PnNramp3与黄胡萝卜中的同源基因亲缘关系最近；本氏烟草中瞬时表达的亚细胞定位显示，PnNramp3定位于细胞质膜，符合细胞转运子的定位特征；野生型BY4741和Cd敏感型Δycf1酵母细胞的异源表达研究发现，PnNramp3在BY4741和Δycf1中的过表达均显著降低酵母对Cd的耐受性，并增加Cd在酵母体内的积累，初步证实了PnNramp3具有Cd转运活性，可能在三七Cd吸收中发挥重要作用。 |
| 并列题名： | Physiological and Molecular Mechanisms of Panax notoginseng in Response to Cadmium Stress |
| 题名主题： | 三七 镉积累 转录组 基因 转运蛋白 学位论文 |
| 中图分类： | Q945.78-533 |
| 个人名称等同： | 钱志龙 著 |
| 个人名称次要： | 谢世清 指导 |
| 个人名称次要： | 范伟 指导 |
| 团体名称等同： | 云南农业大学 授予 |
| 记录来源： | CN YNAUL 20200312 |