大麦低镉积累分子机理与调控研究

土壤镉污染严重影响农产品安全生产和人类健康。本研究拟在现有研究基础上,以构建的镉积累差异显著的近等基因系和悬浮细胞系为材料，在镉胁迫和正常环境下，利用IEF/SDS-PAGE双向电泳、质谱分析和生物信息学等技术，比较蛋白质表达谱，分离和鉴定相关特异蛋白质；提取RNA反转录合成cDNA，利用DNA芯片技术，筛选镉低积累相关候选基因；依据基因芯片、蛋白分析等结果，利用RACE技术，获得包含完整编码区的全长cDNA，结合生物信息学等技术进行功能预测，并进行转基因功能验证，探明镉积累的分子机理。利用抑制和降低镉吸收与积累的关键化学与农艺措施的多因子组合试验，建立降低籽粒镉积累的化学与农艺综合调控技术。研究结果可为低镉积累分子育种与生产提供理论和技术指导，从而推动逆境分子生物学的发展，促进作物低镉积累育种和生产。

土壤镉污染严重影响农产品的安全生产和人类健康。本项目利用IEF/SDS-PAGE双向电泳、质谱分析和生物信息学等技术，比较镉积累不同的大麦基因型在镉胁迫与无镉条件下的蛋白表达谱差异，分离和鉴定到相关特异蛋白质；提取RNA反转录合成cDNA，利用DNA芯片技术，筛选到镉低积累相关候选基因；利用Gateway克隆技术构建了ZIP3、ZIP5、ZIP7和ZIP8的基因沉默表达载体（RNAi载体），采用农杆菌介导法转化GoldenPromise大麦，比较转基因株系和野生种籽粒镉含量，结果显示HvZIP3 and HvZIP8转基因株系籽粒镉含量显著高于野生种，但锌和锰含量显著低于野生种。利用抑制和降低镉吸收与积累的关键化学与农艺措施的多因子组合试验，构建了缓解镉毒害效应及减少植株镉吸收和籽粒积累的化学与农艺综合调控技术。研究结果可为低镉积累分子育种与生产提供理论和技术指导，从而推动逆境分子生物学的发展，促进作物低镉积累育种和生产。全面完成了项目任务书各项指标。发表与录用SCI收录论文7篇；申请国家发明专利1项。项目负责人指导的博士学位论文《大麦镉吸收与运转机制的研究》获2011年全国百篇优秀博士论文提名奖。