1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
1.草坪草耐镉研究的重要意义
土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一,也是人类生态环境的重要组成部分。随着人类活动的不断加强、工农业生产以及废弃物的排放,地球上许多土壤被重金属污染。据我国环境保护部和国土资源部资料显示,我国当前土壤超标率达到16.1%,而镉污染比例已超过7%。镉(Cd)是生物毒性最强的重金属元素之一,不仅对植物产生毒害作用,直接导致粮食减产,而且能通过食物链转移并进入到动物和人体内,破坏肾功能和抑制骨骼发育,严重影响动物和人类健康。镉污染的修复和治理刻不容缓。
近年来,植物修复技术的出现和快速发展为我们提供了经济安全的镉污染修复途径。植物修复技术是利用一些绿色植物来容纳或转移重金属污染物而对环境无害的一种生物修复技术,具有治理成本低、绿色环保、安全有效等特点,具有广泛的应用前景。多年生草坪草不仅具有景观营造功能,而且能利用其强大的根系固定和吸收土壤中大量的Cd元素防止二次污染,同时能通过地上部重复修剪降低土壤中镉含量,是Cd 污染地区绿化和修复治理的潜力资源。然而,土壤镉胁迫显著抑制了草坪草生长,降低了草坪质量,极大限制了草坪草在镉污染地区的推广应用。培育和利用耐镉草坪草、并解析其耐镉机制是提高草坪草高效修复利用的重要前提。
2. 研究的基本内容和问题
1.研究目标、内容
指导老师课题组前期发现海滨雀稗热激转录因子PvHSFA4a 过量表达可以显著提高水稻和海滨雀稗的耐镉性,然而PvHSFA4a调控耐镉的蛋白互作机制尚不清晰。本研究拟采用酵母双杂交体系筛选海滨雀稗PvHSFA4a互作蛋白,并通过双分子荧光素酶互补和烟草叶片瞬时转化方法进行互作真实性验证,从而获得PvHSFA4a的互作蛋白,为解析PvHSFA4a调控耐镉的下游分子机制提供新的思路。
3. 研究的方法与方案
1.研究方法
本实验采用酵母双杂交体系在海滨雀稗核体系文库中筛选PvHSFA4a的互作蛋白,通过阳性克隆初步验证获得候选的互作蛋白,测序后将候选互作蛋白全长载体再次转化酵母验证互作,并通过萤火虫荧光素酶互补系统利用烟草叶片瞬时方法进行互作真实性验证。
4. 研究创新点
前人研究和指导老师课题组的研究均发现,单子叶植物热激转录因子HSFA4a正调控植物耐镉性,并解析了其下游镉离子吸收和转运的分子途径,然而HSFA4a蛋白互作机制尚不清楚。本研究在前期基础上,挖掘海滨雀稗PvHSFA4a真实互作蛋白,为解析其调控机制奠定基础,具有研究延续性和新颖性。
5. 研究计划与进展
1. 研究计划
(1)2019.6-2019.12:诱饵载体构建及酵母双杂交筛选;
(2)2020.1-2020.5:蛋白互作真实性验证。
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