[目的]镉(Cd)的长距离转运决定了水稻对Cd的积累能力,木质部是这一过程的重要场所,鉴定木质部伤流液中参与Cd运输过程的蛋白质组,可以为水稻Cd积累调控提供理论基础.[方法]水培试验供试材料包括野生型水稻ZH11,野生型拟南芥Col-0,以及带有CAB2 启动子驱动CAL1(Cd-accumulation in leaf 1)表达的拟南芥转基因植株CDM-4 和CDM-12.水稻幼苗在Yoshida水稻营养液(Yoshida solution)生长 28 天后,转入含有 0、10 μmol/L Cd的营养液中处理 3 天,利用根压法收集木质部伤流液,对所得伤流液进行蛋白组质谱鉴定.将拟南芥材料进行了水培试验及平板试验,水培试验方法为拟南芥幼苗在 1/4 PNS营养液(plant nutrient solution)中培养 20 天后,用 10 μmol/L Cd处理 3 天,测定Cd含量、植株生物量以及基因表达量;平板试验方法为拟南芥幼苗在 0、50 μmol/L Cd的 1/2 MS平板上培养生长 14 天后,进行表型鉴定拍照.[结果]在Cd处理与正常条件所得水稻的木质部伤流液中共检测到 616 个蛋白,分子量在 6～158.1 KDa.正常条件下鉴定到463 个蛋白,Cd处理条件下鉴定到 503 个蛋白,其中有 153 个蛋白属于Cd处理所特异存在,这些Cd特异蛋白分别与植物抗氧化胁迫、细胞壁代谢和发育等相关,包括鉴定到的植物防御素CAL1 蛋白,已有其参与Cd长距离转运的报道.在拟南芥地上部异源特异表达CAL1 基因增加了地上部Cd的积累量,而对Cd耐受性没有显著影响,表明CAL1 基因在植物修复土壤Cd污染过程中具有一定的应用前景.RNA-Seq分析了水稻苗期木质部伤流液Cd特异蛋白中与细胞壁代谢相关的基因的表达模式,这些基因对水稻Cd积累耐受的影响仍需进一步研究.[结论]通过对水稻木质部伤流液蛋白组的分析,鉴定了Cd处理条件下水稻木质部伤流液特异存在的蛋白组,为Cd的长距离转运提供了新的研究基因.
国家科技期刊平台
NSTL
万方数据
维普
