转MT基因水花生重金属富集能力研究

论文摘要

水花生广泛分布于淡水生境中,与其他植物相比,抗逆性强、生长迅速、繁殖能力强,具有广泛的适应性和顽强的生命力,对重金属有一定的耐受和吸附能力。哺乳动物金属硫蛋白（MT）是一类低分子量、富含半胱氨酸的金属结合蛋白,在动物体内主要参与必需金属离子的代谢和有毒重金属的解毒等过程。它具有α和β两个结构域,这两个结构域不仅在结构和功能上具有相对独立性,而且对某些重金属具有不同的亲和力。重金属污染是目前人们广为关注的世界性问题。随着工业化、城市化的不断推进,排出的含有重金属的废水废气废渣量大幅度增加,污染了土壤和水源,在不同程度和范围内影响人们的生产和生活。用基因工程等生物技术手段能使重金属的高积累因子转移至生长良好的、非食用的植物上,使植物耐受和吸附重金属的能力得到进一步的改善与提高,可以用来提高植物对污染土壤、水源的生物修复效率。本实验对转MT基因水花生进行了耐性研究,以及重金属的富集能力的研究,揭示了转MT基因水花生在吸附和富集有害重金属Cd和Hg方面比非转MT基因水花生具有明显的优势。研究的主要内容包括:转MT基因水花生遗传稳定性检测、转MT基因水花生重金属耐受实验、转MT基因水花生重金属富集实验。通过对根癌农杆菌介导的转MT基因的水花生再生植株进行遗传测定,PCR检测45株转MT基因后代,其中有36株为阳性,证明了转入的金属硫蛋白基因在水花生能够遗传。以转MT基因水花生为试验材料,以直接从自然界中得到的无菌苗为对照,分别设计不同重金属浓度的MS培养基,观察其对重金属汞和镉的耐受能力。结果显示,转MT基因水花生在相同重金属环境中生长状态比无菌苗生长状态好;致转MT基因水花生全部死亡的重金属浓度比致无菌苗全部死亡的重金属浓度高,证明了转MT基因水花生能够提高对重金属的耐受能力。对转MT基因水花生吸附和富集重金属镉的能力进行测定,根据自然界重金属镉、汞的污染程度,对培养基分设了两个重金属污染的浓度,分别用石墨炉原子吸收法和原子荧光法测定水花生中重金属镉、汞的含量,并与天然植株对比。结果显示,当添加CdCl2浓度为40mg/L时,转MT基因水花生根富集重金属能力明显高于无菌苗（P＜0.01）,转MT基因水花生茎叶富集镉能力高于无菌苗（0.01＜P＜0.05）;当添加CdCl2浓度为20mg/L时,转MT基因水花生根和茎叶富集镉能力均明显高于无菌苗（P＜0.01）。当添加HgCl2浓度为0.6mg/L,转MT基因水花生茎叶汞富集能力明显高于无菌苗（P＜0.01）:添加HgCl2浓度0.4mg/L,转MT基因水花生根汞富集能力明显高于无菌苗（P＜0.01）,转MT基因水花生茎叶富集重金属能力高于无菌苗（0.01＜P＜0.05）。说明转MT基因水花生能提高对重金属的吸附能力,为重金属污染土壤、水体、湿地的治理与修复提供科学依据,能够使科研成果更好的应用于生产实践。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 目录
• 符号说明
• 第一章 文献综述
• 1 重金属污染与治理
• 1.1 重金属污染原因
• 1.2 重金属污染的特点
• 1.3 重金属污染的危害
• 1.4 重金属污染的治理
• 2 金属硫蛋白
• 2.1 金属硫蛋白结构
• 2.2 金属硫蛋白性质
• 2.3 金属硫蛋白功能
• 2.4 MT转基因工程的主要成果
• 3 水花生简介
• 3.1 形态特征
• 3.2 生长特点
• 3.3 水花生在环境治理方面的意义
• 3.4 水花生的危害
• 4 植物转基因存在的问题
• 4.1 基因转化效率
• 4.2 受体系统的建立
• 4.3 基因表达及调控
• 4.4 潜在的问题
• 5 研究目的和意义
• 第二章 转MT基因水花生遗传稳定性
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 仪器
• 1.3 实验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 基因组电泳结果
• 2.2 PCR检测结果
• 3 讨论
• 第三章 转MT基因水花生镉、汞抗性实验
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验器材及试剂
• 1.3 实验方法
• 2 结果
• 2.1 含镉培养基中生长状况
• 2.2 含汞培养基中生长状况
• 3 分析与讨论
• 3.1 对不同重金属耐受能力
• 3.2 镉耐受能力分析
• 3.2.1 生长15日结果比较
• 3.2.2 生长30日结果比较
• 3.3 汞耐受能力分析
• 3.3.1 生长15日结果比较
• 3.3.2 生长30日结果比较
• 第四章 转MT基因水花生富集重金属实验
• 1 材料及方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 主要试剂
• 1.3 主要仪器
• 1.4 实验方法
• 2 实验结果与分析
• 2.1 标准曲线
• 2.2 重金属检测结果
• 全文讨论与结论
• 1 讨论
• 2 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 发表文章