Project 5: Phytorermediation of Pollutants Using Transgenic Plants
项目5:利用转基因植物修复污染物
基本信息
- 批准号:8065490
- 负责人:
- 金额:$ 35.68万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2010
- 资助国家:美国
- 起止时间:2010-04-20 至 2014-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AirAmendmentBedsBenzeneBiological AssayCandidate Disease GeneCarbon TetrachlorideCategoriesCell Culture TechniquesChloroformChlorpyrifosClinicalCollaborationsCytochrome P-450 CYP2E1DiazinonEnvironmentEquilibriumExcisionExposure toFlowersFractionationFundingGenesGeneticGenetically Modified PlantsHealthHepaticHome environmentHumanIrrigationIsotope LabelingLeftMammalsMeasurementMetabolismMethodsMicroarray AnalysisMixed Function OxygenasesMotivationNational Institute of Environmental Health SciencesNeurotoxinsOrganophosphatesOrganophosphorus CompoundsOryctolagus cuniculusParathionPathway interactionsPesticidesPhenotypePheretima sieboldiPlant GenesPlant LeavesPlant RootsPlantsPoisonPredispositionRNA InterferenceReverse Transcriptase Polymerase Chain ReactionRiskSafetySarinSiteSoilSomanStomasSuperfundSurfaceTestingTherapeutic UsesTissuesToxic effectToxinTransgenesTransgenic OrganismsTransgenic PlantsTreesTrichloroethyleneWaterWorkYeastsaqueousaryldialkylphosphatasedechlorinationexposed human populationfusicoccinnerve agentneurotoxicoverexpressionoxidationplant growth/developmentpollutantpreventremediationresearch studyresponseuptakevolatile organic compound
项目摘要
Exposure to toxic volatile organic compounds (VOCs) continues to pose a significant risk to human health.
VOCs such as chloroform, carbon tetrachloride (CT) and trichloroethylene (TCE), along with benzene and
other single-ring aromatics are among the most common contaminants in water and air. These compounds
share a susceptibility to oxidation by the mammalian hepatic cytochrome P450 2E1. In past NIEHS-funded
work at UW, we have demonstrated that TCE and CT are oxidized by axenic poplar cell cultures using a
pathway similar to that in mammals, and that wild-type poplar are able to take up and degrade TCE and CT.
Our work has led to the realization that TCE and CT uptake by wild-type plants is too weak to significantly
reduce their concentration in root zone water, providing motivation for the development of plants with
increased degradative activity toward VOCs. Toward this end we have expressed mammalian cytochrome
P450 2E1 (CYP2E1) in plants, achieving orders of magnitude greater oxidation of TCE in transgenic poplar.
We are presently engaged in testing TCE degradation by wild-type and CYP2E1 transgenic poplar at field
scale in a test bed facility capable of mass balance measurements. In this application we propose the
following specific aims: compare the abilities of wild-type and existing CYP2E1 transgenic poplar lines to
degrade TCE, CT, and PCE in field tests; identify genes that are up-regulated by the presence of pollutants;
clone and analyze the plant genes involved in the degradation of TCE and its metabolites; determine the
metabolites of TCE and benzene in CYP2E1 transgenic poplar; increase the uptake of VOCs from the air by
increasing the number of open stomata on leaf surfaces; express the organophosphorus hydroxylase,
paraoxonase PON1, in plants for the degradation of organophosphate neurotoxins; and determine the ecotoxicity
to earthworms of root materials, leaf litter and rhizosphere soil of CYP2E1 transgenic plants exposed
to VOCs.
接触有毒挥发性有机化合物(VOC)继续对人类健康构成重大风险。
VOC,如氯仿、四氯化碳 (CT) 和三氯乙烯 (TCE),以及苯和
其他单环芳烃是水和空气中最常见的污染物。这些化合物
具有对哺乳动物肝细胞色素 P450 2E1 氧化的敏感性。过去 NIEHS 资助的
在华盛顿大学的工作中,我们已经证明 TCE 和 CT 可以被无菌杨树细胞培养物氧化
与哺乳动物中的途径相似,野生型杨树能够吸收并降解TCE和CT。
我们的工作使我们认识到野生型植物对 TCE 和 CT 的吸收太弱,无法显着
降低它们在根区水中的浓度,为植物的发育提供动力
增加对 VOC 的降解活性。为此,我们表达了哺乳动物细胞色素
植物中的 P450 2E1 (CYP2E1),在转基因杨树中实现了三个数量级的 TCE 氧化。
我们目前正在田间测试野生型和 CYP2E1 转基因杨树的 TCE 降解情况
能够进行质量平衡测量的试验台设施中的秤。在此应用中,我们建议
以下具体目标:比较野生型和现有 CYP2E1 转基因杨树品系的能力
在现场测试中降低TCE、CT和PCE;识别因污染物的存在而上调的基因;
克隆并分析参与TCE及其代谢物降解的植物基因;确定
CYP2E1转基因杨中TCE和苯的代谢产物;增加空气中 VOC 的吸收
增加叶表面开放气孔的数量;表达有机磷羟化酶,
对氧磷酶 PON1,在植物中用于降解有机磷神经毒素;并测定生态毒性
暴露于CYP2E1转基因植物根部物质、凋落叶和根际土壤中的蚯蚓
挥发性有机化合物。
项目成果
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