Studies on the Molecular Mechanisms of Plant Acclimatizing to the Heavy Metal Stress: Arsenic and Cadmium

随着现代工业的发展，重金属污染日趋严重。重金属污染引发的环境和健康问题在许多国家都有报道，我国的重金属污染状况也不容乐观。土壤和水体中的重金属污染可以通过食物链进入人体，对人类健康造成很大的危害，如诱发癌症 和畸胎等。 植物修复是一种利用植物对重金属或有机污染物的超富集能力清除或减低污染的环境生物技术。植物修复的生物学机制的研究为这项技术走向实用化奠定了基础。植物修复近期的进展可能来自于可更有效地富集重金属的植物品种的选择、土壤条件的改善等；但长远看来，植物修复技术的巨大进步将取决于新的可更好地抵抗重金属或降解有机毒物的基因的鉴定和克隆，并通过转基因技术创造一批新的植物品种，如可迅速大量富集重金属的高生物量的用作环境净化的植物，以及可排拒重金属吸收的粮食、蔬菜和水果等作物。 本研究针对砷污染的植物修复机制，以超富集砷的凤尾蕨属植物——蜈蚣草为试材取得了如下进展： 1． 以从砷污染地区采集的蜈蚣草（Pteris vittataL．）为植物材料，利用抑制消减杂交(SSH)分离了经砷诱导处理与其对照间表达有差异的cDNA片段，以期得到与砷富集密切相关的基因。其中筛选到的一个cDNA片段与ABC transporter (ATP-binding cassette transporter)有较高的同源性。通过RACE方法对该基因进行了克隆，并进行了初步的结构和功能分析。结果表明所获得的PvABCTl (Accession No. AY496966)为一全长cDNA，长度为2165 bp，其中开读框架为1791 bp，编码597个氨基酸。该基因所编码的蛋白中含有2个ABC transporter特性结构域，1个ATP-binding cassette和2个ATP/GTP结合位点(P-loop)，没有明显的跨膜区。 2． 对蜈蚣草在砷胁迫下PvABCT1基因的表达模式进行了研究。转录水平分析表明PvABCT1的表达受砷的诱导。进一步通过PvABCTl-GFP融合基因在洋葱细胞中的表达进行亚细胞定位，结果显示该基因可能定位于细胞质中。 3． 为了研究所克隆的PvABCT1基因的功能，本研究构建了PvABCT1的酵母表达载体，把该基因转入因ACR3基因缺失而对砷敏感的酵母突变株。酵母功能互补实验表明PvABCT1不仅不能与ACR3基因功能互补，反而使酵母对砷的敏感性增加，同时酵母细胞中的砷含量较未转化的酵母细胞增加。即在转入PvABCT1后，酵母细胞吸收了更多的砷。这暗示该基因与蜈蚣草中砷的高吸收有关。 针对食品重金属污染问题，本研究探讨了减低蔬菜对重金属吸收的方法及其 作用机理，取得了如下进展： 1．研究了钙离子和镧离子对镉离子胁迫下生菜种子萌发和植株生长的影响，结果表明在种子萌发时外施4 mM CaCI2或0.04 mg/L La(N03)3均可提高生菜对重金属镉的抗性。 2．通过检测0.5 mM CdCl2胁迫下生菜植株中的镉含量以及外施钙离子或镧离子后相应的镉含量，发现4 mM CaCl2可以增加镉胁迫下生菜植株中镉的积累；而0.04 mg/L La(N03)3可以降低镉胁迫下生菜植株中镉的积累。 3．对生菜中植物络合素合酶基因进行了克隆，通过RT-PCR分析以及植物络合素( phytochelatins，PCs)的检测，探讨了外施钙离子或镧离子对镉胁迫下生菜植株中植物络合素合酶基因在转录水平的表达量、植物络合素含量以及镉的积累三者之间的关系。结果表明：4 mM CaCl2可以提高镉胁迫下生菜植株中植物络合素合酶基因在转录水平的表达以及植物络合素的含量，增加镉的积累；而0.04 mg/L La(N03)3虽然同样可以提高植物络合素合酶基因在转录水平的表达以及植物络合素的含量，却能降低镉胁迫下生菜植株中镉的积累。这暗示外施钙离子可以促进用于重金属污染环境修复的植物对重金属的吸收，而外施镧离子可以用于降低叶菜类蔬菜中重金属镉的积累

蜈蚣草砷超富集机制及其在砷污染修复中的应用

蕨类植物蜈蚣草能够从土壤中吸收砷,并储存于地上部分羽叶的液泡中。蜈蚣草具有高效的抗氧化系统,以降低砷的毒害;其砷酸还原系统和液泡区隔化是蜈蚣草进行砷解毒和砷超富集的重要机制。本文综述了目前蜈蚣草砷超富集机制研究的主要进展,并对其在修复砷污染环境的应用中进行了讨论

蜈蚣草中砷超富集的分子机制研究进展

砷是一种毒性很强的类金属元素,土壤砷污染可引发一系列食品安全问题,进而威胁人类健康。蜈蚣草具有极强的富集砷的能力,在砷污染土壤的植物修复中具有重要的应用价值。深入阐释蜈蚣草超富集砷的分子机制是植物修复技术的核心理论基础。文中综述了蜈蚣草超富集砷的组学研究进展,以及目前鉴定到的砷富集过程中的重要分子元件,并对未来的研究方向和趋势进行了展望

The implementation and framework for Argo data application service based on Web Services

分析了 Argo 数据应用研究现状,结合Web服务技术,提出了 Argo 数据应用服务框架,把 Argo 数据及应用模型均封装成Web服务,从而提高了分布式环境下,数据的互操作性、应用的可移植性及透明性.基于该框架,开发设计了"中国南海 Argo 数据应用服务平台",该系统可以集成分布式环境中,基于异构平台的数据服务和应用服务,可为用户提供透明的、"一站式"的 Argo 数据 Web 应用

利用空间信息网格的海流场远程可视化

结合海洋科学的发展,分析了海流场数据远程可视化共享的应用需求;利用Web服务技术及空间信息网格技术,提出了海流场数据远程可视化的逻辑架构及实现方法;在ArcGIS Server平台上实现了B/S架构的海流场远程可视化应用平台。实验表明,利用空间信息网格可以屏蔽海流场数据的分布性、异构性,实现数据的实时动态可视化共享。

飞秒激光强场中CH2I2和CH2ICl的电离解离

利用飞行时间质谱仪研究了在800和400nm的60fs激光强场(10^13～10^15W·cm^-2)作用下气体分子CH2I2和CH2ICl的电离解离行为．在中等光强作用下，CH2I2和CH2ICl分别产生了协同解离产物12及ICl分子；在强激光场中因库仑爆炸产生的高价离子I^2+在飞行时间质谱上分裂成3个峰，根据I^2+离子的飞行时间差得到库仑爆炸过程中所释放的能量，并由此得出释放能量与激光强度的关系及激光波长对库仑爆炸释放能量的影响

飞秒激光强场中CH2I2和CH2ICl的电离解离

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