高等植物硫酸盐吸收与代谢的调控机制

硫酸盐同化是原核生物、真菌和光合生物将无机硫酸盐转化为硫化物的途径,硫酸盐被进一步整合到氨基酸的碳骨架中形成半胱氨酸或同型半胱氨酸.硫酸盐是植物可利用的主要无机硫形式,其能被特定的硫酸盐转运蛋白吸收并转运到质体,特别是叶绿体中,被还原并同化为半胱氨酸.硫酸盐的代谢受需求驱动且被高度调控.然而,在不同生物中硫酸盐的代谢调控的分子机制是不同的.综述了高等植物硫酸盐吸收和代谢调控的分子机制,初步讨论了硫酸盐代谢调控的分子机制中存在的问题及其潜在的研究策略.     

油菜对镉、铅复合污染土壤修复潜力的研究

采用盆栽实验,研究油菜对铅、镉积累的生理特征和重金属对油菜的毒害作用的生理响应作用。结果表明：低水平镉、铅复合处理对油菜的生物量、硝酸还原酶活性有促进作用,而高水平镉、铅复合处理则表现出抑制作用;油菜对镉、铅的吸收表现不同,镉在油菜中的转运系数高于铅的转运系数,表明油菜对镉的吸收效率较高。油菜可以作为修复镉、铅污染土壤的高生物量修复植物。     

水分胁迫下植物脯氨酸累积的分子机理

脯氨酸作为一种重要的渗透保护物质，在植物的抗性生理中发挥着重要的作用。水分胁迫条件下，脯氨酸的累积通过3种不同的途径进行：效应细胞的从头合成；脯氨酸降解的减少以及脯氨酸转运系统的参与。Δ^1-吡咯啉－5－羧酸合成酶（P5CS）和脯氨酸脱氢酶（ProDH)在脯氨酸合成和降解的过程中起着关键的调节作用。总之，植物的脯氨酸合成、累积和代谢是一个受非生物胁迫和细胞内脯氨酸浓度高度调控的生理生化过程。P5CS基因启动子分析表明，ABA可能参与了该基因的表达。     

绿色植物对室内空气中甲醛、苯、甲苯净化效果研究

本文应用空间体积为1m2,有自然光照并内部具循环风的空气实验仓来模拟实际室内环境。选择四种膜类植物组合（山苏花果,蕨（3株）：金株蕨（3株）;鹿角蕨＋狼尾蕨＋风尾蕨＋虎尾兰（8株）;空气凤梨（4株））。针对甲醛,苯和甲苯这三种目前室内环境空气污染比较常见的有机污染物进行了净化吸收效率的研究。从实验结果可见,上述四种植物组合对甲醛,苯和甲苯均有一定的吸收和降解作用。     

5种植物对重金属的吸收与富集作用

根据野外试验采样调查研究,通过5种植物对江西定南县钨矿废渣地土壤的重金属含量的吸收试验,定量分析矿区狗牙根(Cynodondactylon)、弯叶画眉草(Eragrostiscurvula)、百喜草(Paspalumnotatum)、多花木兰(Indigoferaamblyantha)、高羊茅(Festucaarundinacea)5种草本植物对钨矿废渣地重金属As、Zn、Cu的吸收与富集作用各有特点。结果表明:1钨矿废渣地受到As、Zn、Cu的污染严重,狗牙根等植物对As、Zn、Cu作用均有着不同程度的富集;2不同植物类型对重金属吸收与富集作用因重金属种类、植物类型和部位的不同而各异,植物根部对As和Cu的富集作用比根部以上(地上部分)突出,而对Zn相反;3多花木兰地上部分生物量最大,对污染土壤的生物净化能力比其他植物更显著。     

5种室内植物甲醛代谢能力的荧光定量PCR检测体系建立

采用分光光度法测定5种室内植物代谢甲醛的能力为吊兰>常春藤>矮牵牛>滴水观音>铁线蕨.根据GenBank中甲醛代谢途径中谷胱甘肽依赖型甲醛脱氢酶(FALDH)基因序列设计简并引物,从5种室内植物中扩增FALDH基因片段并测序.根据FALDH基因保守序列,设计荧光定量PCR引物,结果显示5种室内植物FALDH基因相对表达量与其代谢甲醛的能力一致.FALDH基因的相对表达量可作为植物代谢甲醛能力的潜在标志,研究结果可为高效准确分析植物代谢甲醛的能力提供技术支撑.     

NRT在植物根系发育及非生物胁迫中的功能研究进展

植物硝酸盐转运蛋白(NRT)不仅参与硝态氮的吸收及运转,还通过介导激素转运、信号传递,或直接作为其他离子转运子参与植物根系生长发育及其他矿质离子的吸收运转等过程,并影响植物在这些离子胁迫下的耐受表现。部分NRT可能在植物养分综合利用及抗性培育中同时具有重要作用。该文从根系发育及非生物胁迫两方面综述了NRT的最新研究进展,总结了其可能的作用机制。     

3种禾本科植物耐铅性及富集特征比较

采用盆栽试验方法,研究狗牙根(Cynodon dactylon)、黑麦草(Lolium perenne)和早熟禾(Poa annua)3种禾本科植物在不同浓度Pb胁迫下的耐性和富集特征。结果表明:随Pb浓度的增加,3种植物的株高、地上部和地下部干重呈不断下降的趋势,其耐性指数(TI)和根系耐性指数(RTI)不断减小;3种植物地上部Pb富集和转运系数均小于1,根系是富集Pb的主要器官;在Pb处理浓度大于等于1 500 mg·kg~(-1)时,狗牙根的修复潜力指数最高,在Pb污染土壤修复中更具应用前景。     

丛枝菌根真菌对植物营养代谢与生长影响的研究进展

综述了国内外有关丛枝菌根(AM)真菌对于改善植株水分代谢与碳素营养,促进植株对N,P等矿质营养吸收及其运转途径与机制的研究进展,提出了AM真菌研究中存在的问题,以期今后加强对AM真菌的深入研究,进而提高植物对矿质元素的吸收转运效率,增强植株的代谢能力.可以预见,AM真菌作为一种经济而有效的生物肥料,将广泛应用于农业生产与生态农业中,带来不可估量的经济效益和生态效益.     

基于植物采矿的“绿色冶镍”研究进展

基于植物采矿的理念,利用镍超富集植物将低品位红土镍矿或镍污染土壤中的镍吸收并转运到植物的地上部分,而后将收获的镍超富集植物视为镍资源的二次来源,经由焚烧镍超富集植物获得w(镍)约20%的"高镍生物矿砂"。通过综述镍超富集植物吸收转运镍的机理、种植镍超富集植物的农艺调控研究,以及现有的从镍超富集植物或"高镍生物矿砂"中制备纯镍、易斯酸催化剂、六水硫酸镍铵以及镍纳米材料工艺技术等,展望今后可能的"绿色冶镍"研究方向。期望在使用镍超富集植物修复环境镍污染,降低环境中镍对人类和其它生物的潜在危害的同时,开发新型的"绿色冶镍"技术,缓解我国镍资源紧缺的重要问题。     

重金属污染土壤的植物修复及其机理研究

近年来,作为一种成本低廉、对环境友好的修复方法,重金属污染土壤的植物修复成为环境修复领域的研究热点.早期的研究侧重于超富集植物的发现与实际应用,近来超富集植物重金属富集机理的研究得到了重视.尽管重金属植物累积的生化机制尚未能被完整阐述,但在土壤重金属生物活性、超富集植物重金属的吸收、转运、储存等方面还是取得了大量进展.综述了近年来国内外相关研究工作成果,探讨了该研究领域存在的主要问题,认为在有机鳌合剂如有机酸与氨基酸等对重金属活性、耐性和离子迁移转运系统中所起作用等方面尚需要深入研究.如果在植物重金属吸收、迁移、解毒机理及其影响因素等重金属富集的关键方面能取得进展,则将大大丰富污染土壤重金属修复的研究与应用领域.     

龙葵修复不同浓度土壤镉污染研究

通过温室试验，设置不同浓度镉(Cd)处理(0、20、40、80 mg/kg和160 mg/kg),研究龙葵(Solanum nigrum L.)对不同浓度Cd的富集特征和修复性能.结果表明：龙葵对Cd具有较强的耐受性，株高随Cd浓度的增加先升高后降低，生物量无明显变化；龙葵对Cd的富集量随Cd胁迫浓度增大而增加，且主要分布在地上部；不同处理龙葵的富集系数、转运系数和Cd去除率均随处理浓度的提高呈先上升后下降的趋势，在土壤总Cd含量为20 mg/kg时均达到最大.可知，龙葵对土壤Cd污染具有良好的耐受性和吸收、富集能力，对低浓度的Cd污染土壤修复效果较好.     

一种新型甲醛质量浓度快速检测系统

为了快速获取被测气体中甲醛质量浓度,设计了一种基于特征光谱吸收的甲醛质量浓度快速检测系统。根据甲醛的特征光谱分布,选择1 730~1 737 cm~(-1)作为窄带滤光片的带通滤波区。利用多次折返吸收气室增大了有效光程,提高了对甲醛质量浓度的检测精度。针对新装修房屋、家具商场和封闭写字楼内的空气进行测试,并将测试结果与TT-PN-50P型甲醛检测仪的测试结果进行了比较。测试结果显示:当甲醛质量浓度高于100μg/m~3时,两者测试结果相近,平均误差小于2%;当甲醛质量浓度低于100μg/m~3时,系统测试结果比甲醛检测仪的测试结果小,平均误差增大,但仍满足测试要求。     

拟南芥中离子转运蛋白载体构建及烟草转化

植物修复是利用植物富集重金属离子及其化合物，并通过组织代谢去除环境污染物的环境修复技术．克隆了拟南芥中的两个金属离子转运蛋白基因ZAT1和IRT1并转化烟草，经PCR及GUS组织化学染色鉴定，ZAT1和ITRT1基因都已整合进表达载体，并获得了GUS染色阳性植株．这些工作为获得富集重全属离子的转基因烟草奠定了基础，将有效地促进植物修复技术的发展和应用。     

复合污染底泥植物修复过程中多酚氧化酶活性变化

为了确定不同植物对复合污染底泥的修复效果,采用室外盆栽试验,比较了不同植物修复方式、互作条件下多酚氧化酶活性。结果表明:(1)植物-菌根真菌以及植物-菌根真菌-土著细菌联合修复方式,能够提高多酚氧化酶的活性,促进植物生长并吸收底泥中污染物;(2)玉米和黑麦草互作过程中,玉米-菌根真菌联合修复方式修复效果较好。黑麦草和紫花苜蓿互作过程中,黑麦草-菌根真菌修复方式的效果较好;(3)低温对酶活性影响较大。研究结论有助于确定复合污染底泥的最佳修复方式。     

利用植物来源铅结合蛋白进行植物修复的研究进展

植物修复是指利用植物来清除环境中包括重金属在内的污染物。土壤或者水体中的污染物经植物的根转运到植物的地上组织进行贮存,这些含有污染物的植物组织最终可被收割及合理处理。植物可利用太阳光进行光合作用营自养生活的这一特性使得植物修复成为一种经济有效且环保的方法清除污染物。重金属是采矿业和制造业等工业的附属产物,对人类健康有非常严重的毒害作用。据报道,转基因植物可以用来解除土壤中如汞、镉、砷、硒等重金属的毒性,但是目前还没有铅结合蛋白从植物中被分离出来。酰基辅酶A结合蛋白(Acyl-Co A-binding proteins,ACBPs)已被阐明在体内和体外都能结合铅。因此,本文将论述利用改造植物中的ACBP蛋白进行植物修复铅的潜能。     

植物中的铵根及硝酸根转运蛋白研究进展

氮素(N)是植物需求量最大的营养元素,其利用率是影响植物生长和发育的主要因素。氮素的供需失衡会导致植物产量降低,过量施N肥还会造成环境破坏。NH4+和NO3-是可吸收利用的主要氮源。笔者分析了植物吸收NH4+、NO3-的转运蛋白及其相关基因的表达调控和功能的研究进展,认为在以后的研究中,应加强林木中与氮吸收相关基因的鉴定和认识,特别是加强氮素信号传导途径、NO3-及NH4+在植物体内的运输和调控机制、各蛋白组分间的相互作用、时间和空间表达模式和调控模式的研究。     

植物种子脱水和脱水伤害保护研究

植物种子的成熟脱水是植物器官水分代谢的一种特殊形式。正常性种子和顽拗性种子的产生均是植物长期适应其生存环境的结果。脱水对植物细胞的伤害来自：（1）机械伤害；（2）代谢伤害；（3）狭义脱水伤害。植物细胞对脱水的保护主要有改变细胞结构和代谢水平及路线；产生特殊的保护物质；抗氧化系统及修复系统的有效发挥。脱水对种子伤害的机理和顽拗性种子脱水耐性的提高研究应在一定的模式系统和结合植物水分代谢的一般规律的基础上进一步开展。     

一氧化氮：植物细胞次生代谢信号转导网络可能的关键节点

细胞内部的信号转导系统是介导真菌诱导子等外界因子诱发植物次生代谢产物合成的桥梁和纽带.一氧化氮是近年来发现的一种新型植物信号分子.近年来的研究表明,一氧化氮(NO)、水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)、活性氧(ROS)等植物体内的主要信号分子(途径)不仅参与植物细胞次生代谢的信号调控,而且不同信号途径之间可以通过共催化、互抑制、共协调等作用相互交叉形成复杂的信号调控网络.文中简要介绍了国内外有关研究进展,重点结合本实验室的研究结果提出了以NO为关键节点的植物细胞次生代谢产物合成信号调控网络模型,提示了NO在植物细胞次生代谢信号调控网络中的潜在分子开关作用.     

浅谈CAM植物

自然界,绿色植物区别于其他生物的最主要的特点就是它的自养性,进行光合作用,在光下同化CO_2和H_2O合成碳水化合物.光合作用中,CO_2的同化途径因植物类型和生态环境的不同而不同.共有三条,即卡尔文循环(C_3途径)、C_4——二羧酸途径(C_4)途径和景天科植物酸代谢途径(CAM途径),具有这些光合碳同化途径的植物分别称为C_3植物,C_4植物和CAM植物.其中C_3植物,C_4植物种类繁多,广泛存在于自然界,研究的比较透彻,大家都很熟悉.而CAM植物由于研究历史短,日常所见种类少,还鲜为人知,但它是一类代谢类型比较特殊的植物.为此,本文对它作一介绍.