项目名称: 还原型谷胱甘肽缓解玉米镉毒害机理研究

项目编号: No.31501233

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 食品科学、农学基础与作物学

项目作者: 曹方彬

作者单位: 浙江大学

项目金额: 20万元

中文摘要: 土壤镉污染严重影响农产品的安全生产和人类健康。本研究以玉米品种农大108为材料,谷胱甘肽(GSH)缓解玉米水培镉胁迫试验,探讨抗氧化酶活性、光合作用参数变化等与镉积累和耐性等的关系,明确GSH缓解镉毒害的生理与生化机制;采用同位素相对标记与绝对定量蛋白组学技术(iTRAQ)比较GSH缓解镉毒害后蛋白表达谱的变化,分离鉴定镉低积累相关特异蛋白质,并进一步进行水稻遗传转化;利用长链非编码RNA(lncRNA)测序技术,阐明参与调控镉胁迫下GSH缓解镉毒害的lncRNAs,并深入探讨相关靶基因功能;利用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS),研究镉胁迫下代谢组对GSH的响应及对关键代谢途径的影响。研究结果将完善玉米镉低积累的研究理论,揭示镉毒害过程中玉米组织生理-lncRNA-蛋白质-代谢物的响应机制,发掘镉低积累相关特异蛋白,为GSH缓解玉米镉毒害的农业应用和玉米安全生产提供理论依据和技术支撑。

中文关键词: 玉米;镉;长链非编码RNA;蛋白组学;代谢组学

英文摘要: Soil cadmium (Cd) pollution poses a severe detrimental influence on environment, safety food production and human health. In this study, a series of experiments will be conducted with the main contents as follow: To elucidate physiological mechanisms of alleviation effects of reduced glutathione (GSH) on Cd stress in maize, by characterizing physiochemical characters, including antioxidant enzymes, photosynthesis related parameters, ultrastructure, and Cd uptake and translocation via hydroponic and pot experiments of exposing maize to control, GSH, Cd and Cd+GSH; To identify specific low-Cd-accumulation related proteins using isobaric tags for relative and absolute quantitation technique (iTRAQ) and further perform genetic transformation in rice; To identify specific long non-coding RNA (lncRNA) in response to Cd and GSH using lncRNA sequencing and predict target mRNAs; To investigate the effects of GSH on metabolome and metabolic pathways under Cd stress. These results will provide valuable insights towards physiological, biochemical and molecular mechanisms in low-Cd-accumulation in maize and provide theoretical basis and technology support for the agricultural application of exogenous GSH alleviates maize Cd toxicity and for maize safe production.

英文关键词: Maize;Cadmium;Long non-coding RNA;Proteomics;Metabolomics

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