铁对水稻根系镉吸收的影响及作用机理

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41807145
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0701.环境土壤学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The chemical behavior and uptake process of iron play an important role in phytoavailability of cadmium (Cd), and then influence the Cd uptake by roots. To further understand the effects of iron on cadmium uptake and its mechanism is important to prevent the toxicity of Cd entering food chain in acidic soil. In this program, we employed a combination of stable isotopic tracer techniques, tissue staining, ICP-MS to investigate and quantify the effect of iron on the translocation of Cd in roots apoplast pathway. Second, we will isolate and identify the root exudates using GC-MS, measure the components of cell wall using FTIR and the cell wall pectin methylation, to make clear the effects of iron on the Cd compartmentalization through root exudates and the chemical properties of cell wall. At last, we will explore the molecular mechanism of iron regulating the cadmium uptake in rice roots using comparative transcriptome combined with morphophysiologyical analysis. Our finding will shed light the mechanism of iron affecting Cd uptake in rice roots and provide the development approaches for reducing Cd accumulation in rice.
土壤—植物系统铁的形态转化和迁移转运过程对土壤中镉(Cd)有效性和作物根系吸收镉具有重要影响。研究铁调控水稻根系镉吸收的效应与作用机理对解决污染土壤镉的毒害及阻控Cd进入食物链具有重要意义。本项目拟采用稳定同位素(Leadmium TM)示踪、组织荧光染色及 ICP-MS 等研究手段,探明铁对镉在根系质外体及体内分布的影响;结合根系分泌物的分离与鉴定(GC-MS),根系细胞壁化学组分的测定(FTIR)及细胞壁果胶甲基化测定,明确铁通过根系分泌物及细胞壁的化学性质影响镉质外体区室化作用;通过比较不同铁处理条件下水稻根系差异表达基因,重点关注金属结合细胞壁的修饰基因,镉吸收转运蛋白和相关转录因子及参与根系分泌物合成与外排的基因的响应,揭示铁调控水稻镉吸收的分子途径及质外体镉迁移的分子机理,最终为阻控镉进入食物链提供理论依据。

结项摘要

镉(Cd)是植物的非必需元素,主要通过Fe、Mn 和 Zn 等必需元素的转运蛋白进入细胞。铁是水稻土壤中最丰富的元素之一,Fe 的形态转化和迁移转运过程对土壤中镉的有效性和植物吸收、运输和累积镉具有重要影响。目前,铁对水稻镉吸收的研究仅停留在现象表型方面,而铁调控水稻镉吸收的作用机制需深入强化。水稻铁的生物强化和镉毒害的缓解对人体健康至关重要,因此有必要全面研究铁施肥对水稻镉吸收和分配的作用机理。我们通过营养液培养,研究了低镉(1 μM CdCl2)条件下,不同铁水平(5μM, 50μM, 500μM EDTA-Na2Fe)下水稻根表铁锰膜、细胞壁、有机酸及镉转运相关基因的表达对是如何限制镉的吸收和累积。充裕的铁(500μM)显著降低了水稻地上部镉含量,主要是因为铁的施加一直了镉从根系向地上部的转运。与缺铁(5μM)相比,铁充裕显显著增加根系离子态果胶的含量,氮降低了根系柠檬酸(CA)的含量,因此铁充裕使根细胞壁固定更多镉,从而降低镉在木质部的流动。更重要的发现是柠檬酸是植物铁介导的镉的主要螯合剂,而不是通过降低pH。不论环境中铁缺乏还是充裕,都促进了水稻根系对镉的吸收,但缺铁条件下,镉转运相关基因表达上调,当铁充裕是,镉通过根表铁膜的形成在根中富集。因此,优化土壤环境铁可以通过将镉固定在植株根中,有效降低镉在地上部的积累。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Water managements limit heavy metal accumulation in rice: Dual effects of iron-plaque formation and microbial communities
水管理限制水稻重金属积累:铁斑形成和微生物群落的双重影响
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2019.06.044
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Science of the Total Environment
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Zhang Quan;Chen Haifei;Huang Daoyou;Xu Chao;Zhu Hanhua;Zhu Qihong
  • 通讯作者:
    Zhu Qihong
Heavy metal uptake in rice is regulated by pH-dependent iron plaque formation and the expression of the metal transporter genes
水稻中重金属的吸收受 pH 依赖性铁斑形成和金属转运蛋白基因表达的调节
  • DOI:
    10.1016/j.envexpbot.2019.03.004
  • 发表时间:
    2019-06
  • 期刊:
    Environmental and Experimental Botany
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Zhang Quan;Chen Haifei;Xu Chao;Zhu Hanhua;Zhu Qihong
  • 通讯作者:
    Zhu Qihong

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

“7•26”暴雨调查对黄土高原水土保持工作的启示
  • DOI:
    10.14123/j.cnki.swcc.2021.0058
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国水土保持
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    党维勤;党恬敏;张泉;李小兵;田金梅
  • 通讯作者:
    田金梅
预压力对压电驱动履带移动系统的性能影响
  • DOI:
    10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2020.05.026
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    振动、测试与诊断
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王亮;陈迪;王鑫;张泉;金家楣
  • 通讯作者:
    金家楣
星载差分吸收光谱仪噪声分析及处理方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    光谱学与光谱分析
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张泉;黄书华;田禹泽;鲁月林;赵敏杰;周海金;赵欣;王煜;司福祺
  • 通讯作者:
    司福祺
堵水用聚合物冻胶失水研究进展
  • DOI:
    10.16581/j.cnki.issn1671-3206.20190125.044
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    应用化工
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张泉;李岗;付美龙;左佳奇;胡晓丽;陈立峰
  • 通讯作者:
    陈立峰
中国地区3″SRTM高程误差特征分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    武汉大学学报(信息科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张泉;杨勤科;程洁
  • 通讯作者:
    程洁

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

张泉的其他基金

水稻根际镉环境行为对干湿交替诱导乙烯信号的响应机理
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    53 万元
  • 项目类别:
    面上项目
水稻根际镉环境行为对干湿交替诱导乙烯信号的响应机理
  • 批准号:
    42277032
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    53.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码