萝卜铅积累性状的基因型差异及遗传生理研究

论文摘要

随着矿产开发、冶炼等工业的发展以及各种化肥的施用等,重金属铅（Pb）对环境的污染日益严重。Pb是最具毒性的重金属元素之一,对动植物具有强烈的毒害作用.环境中Pb污染是降低蔬菜产品质量和危害人体健康的严重问题。筛选食用器官Pb低积累量的作物基因型可以充分利用种质资源,并有效保证蔬菜安全生产.萝卜（Raphanus sativus L.）起源于我国,是一种重要的世界性蔬菜。本试验以萝卜为试验材料,采用营养液培养的方法,研究萝卜Pb积累量的基因型差异,分析萝卜Pb累积的遗传模型,并对萝卜Pb胁迫下的生理响应及其肉质根的DNA甲基化水平的变化进行了初步的研究.主要研究结果如下:1.不同浓度Pb胁迫下萝卜铅累积的基因型差异研究采用营养液培养的方法,研究了8个萝卜品种地下部分和地上部分Pb吸收和累积的差异。结果表明,各基因型萝卜总Pb累积量随着Pb处理浓度的上升而上升;地上部分Pb累积量为0.13-110.28 mg/kg,地下部累积量为0.67-14511.86mg/kg,地下部分Pb含量显著高于地上部分。不同基因型萝卜对Pb的吸收累积能力差异显著,Nau-Zdcb05对Pb的总累积量最高,而Nau-Rg05最低。地下部分Pb累积量与地上部分和地下部分干重均呈显著负相关。2.Pb胁迫下萝卜的生理响应以Pb低积累基因型Nau-Rg05和高积累基因型Nau-Zdcb05为实验材料,进一步研究不同浓度Pb胁迫（0-800 mg/L）对其Pb吸收积累特性、植株生长和抗氧化酶系统的影响。结果表明,随处理浓度的提高,幼苗地下部和地上部的Pb含量也随之增加。在Pb胁迫下,萝卜的生长明显受到抑制,表现为根系净伸长的下降,生物量（鲜重,干重）的下降。过量的Pb导致丙二醛（MDA）含量上升。地下部分的抗氧化酶活力（SOD,POD,CAT和APX）随着Pb处理浓度的上升先升高后下降.并且Nau-Rg05中的抗氧化酶活力基本上都要比Nau-Zdcb05中的高.3.Pb胁迫下萝卜肉质根基因组DNA甲基化敏感扩增多态性分析应用甲基化敏感扩增多态性（MSAP）技术分析了重金属Pb胁迫后Nau-Rg05萝卜肉质根基因组DNA甲基化程度的变化.结果表明,经100、400和800 mg/LPb（NO3）2处理后,MSAP比率分别为12.7%、14.2%和17.0%,均高于对照.全甲基化率分别为9.7%、10.2%和12.8%,而其对照为9.5%.表明重金属胁迫后,某些位点发生了重新甲基化.萝卜肉质根中总甲基化水平与处理浓度呈显著正相关。甲基化变异可分为重新甲基化、去甲基化、不定类型以及与对照相同的甲基化等类型,胁迫处理引起的植株基因组甲基化程度的提高主要是重新甲基化。4.萝卜Pb积累的遗传规律分析在不同基因型萝卜Pb累积能力筛选的基础上,以Pb积累差异较大的Nau-Zdcb05和Nau-Rg05萝卜基因型为材料,配置杂交组合,研究萝卜Pb积累能力的遗传机制。以Nau-Zdcb05×Nau-Rg05的4个世代:P1,P2,F1,F2家系为材料,应用主基因+多基因混合遗传模型分析萝卜Pb累积的遗传机制。结果表明,Nau-Zdcb05×Nau-Yh05组合对铅的累积能力的遗传模型为两对主基因+多基因遗传模型。地上部分Pb累积能力遗传的主基因效应为90.6%,地下部分Pb累积能力遗传的主基因效应为87.4%,表明此组合对铅的累积能力的遗传有主基因控制。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略词表
• 引言
• 第一部分 文献综述 植物铅吸收累积特性及其抗性机理的研究进展
• 1 铅的化学性质
• 2 环境中铅污染的来源
• 2.1 大气
• 2.2 水体
• 2.3 土壤
• 3 植物对铅的吸收与积累
• 4 植物吸收和积累铅的机制
• 5 铅对植物的毒害
• 5.1 铅对植物种子萌发的影响
• 5.2 铅对植物生长的影响
• 5.3 铅对植物新陈代谢影响
• 5.4 重金属对植物细胞的遗传毒害
• 6 铅对植物毒害的机理
• 参考文献
• 第二部分 研究报告
• 第一章 萝卜铅积累的基因型差异研究
• 1 材料和方法
• 1.1 材料
• 1.2 植物培养与处理方法
• 1.3 干物重的测定
• 1.4 Pb含量的测定
• 1.5 数据统计与分析
• 2 结果与分析
• 2.1 Pb处理下不同基因型萝卜生物量的差异
• 2.2 Pb处理下不同基因型萝卜Pb吸收累积的差异
• 2.2.1 同一铅处理水平下不同基因型萝卜的铅吸收和积累特性
• 2.2.2 萝卜不同部位铅吸收和积累特性
• 2.2.3 不同Pb浓度处理下萝卜对铅的累积特性
• 2.3 萝卜Pb累积量与干物重的相关性
• 3 讨论
• 参考文献
• 第二章 铅胁迫下萝卜的生理响应
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 试验方法
• 1.3 测定指标与方法
• 1.3.1 根长的测定
• 1.3.2 生物量的测定
• 1.3.3 铅含量的测定
• 1.3.4 MDA含量的测定
• 1.3.5 酶液提取与酶活力的测定
• 1.4 统计分析
• 2. 结果与分析
• 2.1 铅处理对萝卜生长的影响
• 2.2 萝卜对铅的吸收与积累
• 2.3 不同基因型萝卜地上部分和地下部分MDA含量的差异
• 2.4 铅胁迫下萝卜中抗氧化酶活力的变化
• 3 讨论
• 参考文献
• 第三章 铅胁迫下萝卜基因组DNA甲基化分析
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 植物培养与处理
• 1.3 DNA提取与纯化
• 1.4 MSAP分析
• 2 结果与分析
• 3）₂处理下萝卜肉质根甲基化水平的变化'>2.1 Pb（NO₃）₂处理下萝卜肉质根甲基化水平的变化
• 3）₂处理引起萝卜肉质根甲基化状态的变化'>2.2 Pb（NO₃）₂处理引起萝卜肉质根甲基化状态的变化
• 3 讨论
• 参考文献
• 第四章 萝卜铅积累的遗传分析
• 1. 材料和方法
• 1.1 试验材料与群体构建
• 1.2 营养液培养试验
• 1.3 铅含量的测定
• 1.4 遗传分析
• 2. 结果与分析
• 2.1 萝卜4世代的铅含量分布
• 2.2 萝卜铅含量的遗传模型分析与遗传参数估计
• 3. 讨论
• 参考文献
• 全文结论
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
• 致谢