城市臭氧污染对月季花瓣花青素合成的影响机制

基本信息
批准号:31600418
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:王华
学科分类:
依托单位:北京市农林科学院
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:金万梅,李品,李茂福,杨媛,张宏
关键词:
生理生化特性基因调控臭氧污染花青素月季花瓣
结项摘要

With the accelaration of the urbanization and industrialization, increased ground-level ozone (O3) pollution has caused significant injuries to many plants. Anthocyanins represent the major red, purple, violet and blue pigments in many flowers. They attract pollinators and seed dispersers and defend plants against abiotic and biotic stresses. Considerable researches has been conducted on O3 effects on photosynthetic physiology and antioxidant systems, only a few studies have been made on O3 effects on metabolism and its molecular basis. It still remains unknown how urban O3 pollution affect anthocyanin biosynthesis in the petals, induce the flower color changes. To assess O3 effect on anthocyanin biosynthesis and explore possible underlying mechanisms, three major cultivars of Rosa hybrida for urban greening will be exposed to in site O3, charcoal-filtered air or elevated O3 at Beijing Urban Ecosystem Research Station in Beijing. This research will focuse on (1) identifying the content and component changes of anthocyanin, flavonoids, and proanthocyanidins in petals to O3 among the tested R.hybrida cultivars; (2) clarifying the possible physiological and biochemical aspects on differential responses to O3 among the cultivars in terms of ultramicrostructure of petals, stomatal uptake, endogenous plant hormones and antioxidant capacity; (3) clarifying the possible molecular basis on differential responses to O3 among the cultivars in terms of anthocynin biosysthesis related transcription factors RhMYBs and structure genes expressions; (4) deriving the relationship between stomatal O3 flux and athocynin biosysthesis with the stomatal conductance model, as well as analysing the relationships between physiological , biochemical, molecular aspects and athocynin biosysthesis. The objectives of the research will be to provide (1) materials and theoretical basis for revealing the mechanisms underlying the O3 effects on plant physiplogy; (2) data supporting for prevent and mitigate the negative effects of O3 pollution.

随着城市化与工业化,臭氧(O3)污染对很多植物造成明显的胁迫伤害。花青素是花瓣的主要呈色物质,具有抗氧化等功能,对植物的生长繁殖及对环境的适应有重要意义。但目前有关O3污染对花青素合成的影响及作用机理的研究还不够深入。本项目拟以北京市三个月季主栽品种为研究对象,采用定点取样、开顶式气室模拟城市O3浓度升高实验和室内分析测定相结合的方法,分析不同O3浓度下月季花瓣花青苷、类黄酮苷和原花青素的种类和含量,推定花青素合成途径的变化;明确内源激素和抗氧化指标的变化,揭示花青素合成与抗O3胁迫相关信号之间的关系;并结合花青素合成的转录因子(RhMYBs)和结构基因表达的差异,探讨O3污染诱导花瓣花青素合成基因的变化,揭示O3污染对花瓣花青素合成的影响机制;同时,建立气孔O3吸收通量与花青素含量的响应关系,评估与预测未来O3浓度升高对月季花色的潜在影响,为指导预防和减轻O3污染带来的负效应提供参考。

项目摘要

随着城市化与工业化,臭氧污染已对很多植物造成明显的胁迫伤害。月季是世界上重要观赏植物,也是城市绿化的重要组成部分。花青素是花瓣的主要呈色物质,具有抗氧化等功能,对植物生长有重要意义。但目前有关O3污染对花青素合成的影响及作用机理的研究还不够深入。本研究利用开顶式气室进行O3浓度升高野外模拟试验,结合室内分析测定,探讨近地层O3浓度升高对月季品种生长、生理、超微结构的影响,着重讨论了MYB转录因子在月季O3响应中的作用。整株水平上,月季品种曼海姆宫殿叶片均出现严重可见伤害症状,冰山少数叶片出现轻微的伤害症状,绿野和光谱叶片没有出现。同时,O3处理下,曼海姆宫殿和冰山花朵数和花径均显著降低,表明曼海姆宫殿为O3敏感型月季品种。生理水平上,O3浓度升高显著降低曼海姆宫殿叶片光合色素含量,羧化效率与电子传递效率受到抑制等非气孔因素导致叶片净光合速率显著降低,水分利用效率也显著降低。此外,O3浓度升高显著增加曼海姆宫殿花瓣花青素含量。超微结构上,O3浓度升高下,曼海姆宫殿成熟叶的气孔开度明显降低,叶片表皮蜡质明显增加;花瓣表面的沟回结构呈现一定程度的拉直,凹陷孔变大,蜡质明显增多。分子水平上,一方面,O3作为信号,通过调控转录因子MYB10的表达,激活花青素合成途径关键基因的表达,进而显著提高了曼海姆宫殿花瓣花青素的含量;另一方面,随着O3浓度升高,转录因子MYB17、MYB11、MYB15、DREB1B基因,以及ABA合成相关基因的表达显著上调,说明MYB转录因子在调控月季O3响应中发挥重要作用。此外,曼海姆宫殿吸收O3速率的日变化呈单峰曲线,夏季吸收O3速率高于秋季;吸收O3的时间变化规律取决于大气O3浓度和冠层对O3的导度。上述研究结果,为观赏植物重要经济性状分子生物学研究和分子育种提供参考,也可为指导预防和减轻O3污染带来的负效应提供参考。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DOI:10.3969/j.issn.1673-1689.2021.10.004
发表时间:2021
2

转录组与代谢联合解析红花槭叶片中青素苷变化机制

转录组与代谢联合解析红花槭叶片中青素苷变化机制

DOI:
发表时间:
3

结核性胸膜炎分子及生化免疫学诊断研究进展

结核性胸膜炎分子及生化免疫学诊断研究进展

DOI:10.3760/cma.j.issn.1674-2397.2020.05.013
发表时间:2020
4

湖北某地新生儿神经管畸形的病例对照研究

湖北某地新生儿神经管畸形的病例对照研究

DOI:
发表时间:2019
5

山核桃赤霉素氧化酶基因CcGA3ox 的克隆和功能分析

山核桃赤霉素氧化酶基因CcGA3ox 的克隆和功能分析

DOI:10.13925/j.cnki.gsxb.20200115
发表时间:2020

王华的其他基金

批准号:51875273
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51105191
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51779075
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81301396
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30171179
批准年份:2001
资助金额:15.00
项目类别:面上项目
批准号:51275308
批准年份:2012
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:21272055
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81473789
批准年份:2014
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:81272945
批准年份:2012
资助金额:68.00
项目类别:面上项目
批准号:31471708
批准年份:2014
资助金额:87.00
项目类别:面上项目
批准号:81070521
批准年份:2010
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:81473016
批准年份:2014
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:41101139
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11101172
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21672054
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:81170823
批准年份:2011
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:41272122
批准年份:2012
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:81902617
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51775350
批准年份:2017
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:49902012
批准年份:1999
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11261034
批准年份:2012
资助金额:45.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:10602034
批准年份:2006
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51574135
批准年份:2015
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:81273865
批准年份:2012
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:41601418
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81700148
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81702985
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30700926
批准年份:2007
资助金额:15.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40872077
批准年份:2008
资助金额:43.00
项目类别:面上项目
批准号:81770588
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:50905117
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30973786
批准年份:2009
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:51101025
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11075200
批准年份:2010
资助金额:45.00
项目类别:面上项目
批准号:20972041
批准年份:2009
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:41472084
批准年份:2014
资助金额:110.00
项目类别:面上项目
批准号:21101111
批准年份:2011
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81100825
批准年份:2011
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20672028
批准年份:2006
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:41372221
批准年份:2013
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:41871132
批准年份:2018
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:61775155
批准年份:2017
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:30600721
批准年份:2006
资助金额:8.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60773101
批准年份:2007
资助金额:24.00
项目类别:面上项目
批准号:61602425
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31071385
批准年份:2010
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:39500072
批准年份:1995
资助金额:8.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81401840
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50808057
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81372577
批准年份:2013
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:50164002
批准年份:2001
资助金额:25.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:30973467
批准年份:2009
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:20572015
批准年份:2005
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:90209031
批准年份:2002
资助金额:22.00
项目类别:重大研究计划
批准号:51578198
批准年份:2015
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:U1404520
批准年份:2014
资助金额:30.00
项目类别:联合基金项目
批准号:41672205
批准年份:2016
资助金额:68.00
项目类别:面上项目
批准号:61072049
批准年份:2010
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:61471037
批准年份:2014
资助金额:83.00
项目类别:面上项目
批准号:51502009
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51174105
批准年份:2011
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:81500815
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51262003
批准年份:2012
资助金额:49.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51309082
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81372924
批准年份:2013
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:30270488
批准年份:2002
资助金额:19.00
项目类别:面上项目
批准号:31571636
批准年份:2015
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:30901217
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81760406
批准年份:2017
资助金额:34.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41104016
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61066001
批准年份:2010
资助金额:28.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81803823
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81401239
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81072240
批准年份:2010
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:50262001
批准年份:2002
资助金额:20.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:60174044
批准年份:2001
资助金额:6.00
项目类别:面上项目
批准号:71601142
批准年份:2016
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81573086
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:50574046
批准年份:2005
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:41404100
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21206117
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

城市臭氧污染对观赏竹水分利用效率的影响及机制

批准号:31700439
批准年份:2017
负责人:李丽
学科分类:C0310
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
2

月季花瓣感应乙烯启动衰老的发育调节机制解析

批准号:31730079
批准年份:2017
负责人:高俊平
学科分类:C1503
资助金额:300.00
项目类别:重点项目
3

响应乙烯影响月季花瓣扩展的重要转录因子的筛选和功能分析

批准号:31071827
批准年份:2010
负责人:高俊平
学科分类:C1507
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
4

干旱胁迫下的城市林木生长和水分利用对臭氧污染的响应机制研究

批准号:31170424
批准年份:2011
负责人:王效科
学科分类:C0306
资助金额:58.00
项目类别:面上项目