《揭示植物生长调节剂促进籽粒苋修复污染土壤的相关机理》

  • 来源专题:农业立体污染防治
  • 编译者: 季雪婧
  • 发布时间:2019-11-27
  • 中国科学院华南植物园生态中心硕士生孙硕在庄萍副研究员和李志安研究员的指导下,通过盆栽试验,比较了11种植物生长调节剂的叶面施用对籽粒苋吸收土壤中镉的影响,揭示了植物生长调节剂促进籽粒苋修复污染土壤的相关机理。相关研究近日发表在《植物生长调节》。农田土壤重金属污染是影响民众身体健康的重要因素。常规的物理、化学等技术对面积大且污染重的农田土壤只具理论上的潜力。相对之下,尽管存在不少制约因素,植物修复技术仍是清除农田重金属一个可行的手段,尤其是针对农田镉污染。研究人员发现,赤霉素和复合硝基酚钠对镉污染土壤中籽粒苋的生长发育、叶绿素含量、抗氧化酶活性、镉提取能力和微分布的影响。生长调节剂对生物量的影响取决于本身类型,其中吲哚-3-丁酸最有效。生长调节剂提高了镉的提取效率,其作用顺序为:吲哚-3-乙酸>己酸二乙酯>吲哚-3-丁酸>2,4-d>6-苄基氨基嘌呤>1-萘乙酸>油菜素内酯>复合硝基酚钠>乙烯利>赤霉素>脱落酸。植物生长调节剂的施用增加了叶片和茎中镉的含量,但根中镉含量降低(2,4-d除外)。外源植物生长调节剂提高了胁迫缓解酶(SOD和CAT)的活性,降低了丙二醛(MDA)的含量;而扫描电镜能谱仪(SEM-EDS)进一步证实,吲哚-3-丁酸或己酸二乙酯能促进镉在籽粒苋上、下表皮细胞中累积,促进镉从籽粒苋根部向叶的迁移。因此,可见生长调节剂可作为有效提高植物修复效率的调理剂。庄萍表示,通过采用易栽培、大生物量的富集植物,再辅于其他多种能提高生物量和重金属吸收量的技术手段(如施肥、化学螯合剂等),可大幅提高修复效率,从而推进植物修复技术的大规模应用。

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  • 《武汉植物园揭示了根际效应促进土壤团聚体稳定性及其有机碳固定机制》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2020-08-20
    • 长期以来,位于南水北调丹江口库区的淅川县石漠化和水土流失较为严重,曾对当地生态环境造成严重破坏,对社会经济发展造成不利影响。石漠化造成严重的水土流失,大面积基岩裸露,土地生产力严重降低,景观同质化。近年来,当地政府实施了封山育林、荒山造林、退耕还林还草等措施。森林面积迅速增加,石漠化进程得到有效遏制,石漠化程度显著降低。然而,库周大面积存在的人工林地由于地力贫瘠,植被生长极为缓慢,地力提升有限,存在“远看绿油油,近看水土流”的现象。因此,有必要开展石漠化地区植被恢复过程中土壤质量改善和固碳等相关的理论研究。   土壤团聚体是由土壤颗粒自然形成的颗粒或小团块结构,土壤团聚体的稳定性是预测土壤水分流失和土壤侵蚀能力的重要指标。团聚体的稳定性会影响与土壤侵蚀相关的过程,如入渗、结皮和沉积物生成。此外,土壤团聚体是土壤有机碳(SOC)固定的主要场所。据估计,陆地生态系统表土中约90%的SOC固定在土壤团聚体中。土壤团聚体受多种因素的影响,如植物根系的生长、土壤理化性质、土壤动物和微生物的活动以及人工管理。植物根系有效地控制土壤侵蚀,稳定土壤结构,对土壤团聚体的形成和土壤有机碳的固存起着至关重要的作用。因此,探讨土壤团聚体的稳定性对防止土壤侵蚀、保持土壤肥力、提高土壤固碳潜力具有重要意义。   武汉植物园研究生李俊雅在刘毅老师的指导下,在河南丹江湿地国家级自然保护区内,对须根系和直根系植物的根际和非根际土壤进行采样分析,研究不同粒径团聚体中的稳定性分布、SOC含量和δ13C动态去向。结果发现:根际效应显著提高了土壤团聚体的稳定性,显著促进了土壤团聚体固碳。稳定同位素分析发现,SOC会随着土壤团聚体周转在不同大小团聚体中迁移流动,总的流动方向表现为从大团聚体向小团聚体流动,且根际区域内团聚体间C的流动大于非根际。对于土壤团聚体稳定性和有机碳的固定,须根系植物的根际效应明显强于直根系植物。   本研究是建立在中国科学院武汉植物园与大自然保护协会(TNC)合作的基础上,目的是评估石漠化植被恢复过程中根际效应对土壤团聚体稳定性的影响;探讨根际和非根际土壤团聚体固碳机制上的差异,期望通过植物根际调控土壤结构的稳定性,增强土壤侵蚀抗性和SOC固定,为后续石漠化植被恢复策略提供了理论基础。 该研究结果以“Rhizosphere effects promote soil aggregate stability and associated organic carbon sequestration in rocky areas of desertification”为题发表在学术期刊Agriculture, Ecosystems and Environment上,受到国家自然科学基金(31971532)和大自然保护协会丹江项目的资金支持。
  • 《植物所揭示调控水稻籽粒大小的新通路》

    • 来源专题:转基因生物新品种培育
    • 编译者:姜丽华
    • 发布时间:2023-03-31
    • 水稻是我国重要的主粮作物。籽粒大小是决定稻米外观品质和产量的重要农艺性状。近年来,水稻籽粒大小的调控机理研究取得了较大进展,许多重要相关基因被克隆和分析。然而,目前与之相关的遗传调控网络较少被报道,限制了人们对籽粒大小调控机理的认知,也制约了其在作物高产优质分子育种实践中的利用。   此前,中国科学院植物研究所宋献军研究组发现了一个控制水稻谷粒长度和产量的遗传位点TGW3,其目标基因编码一个GSK3类型的蛋白激酶。以此为基础,研究借助酵母双杂交文库筛选技术,鉴定到TGW3的一个新的互作因子OsIAA10。研究发现,TGW3能够直接对OsIAA10蛋白的丝氨酸位点S68、S75和S97进行磷酸化修饰,且这些丝氨酸位点的磷酸化,调控了水稻籽粒大小。进一步,研究发现,OsIAA10的磷酸化,增加了与OsTIR1之间的互作和蛋白降解,并降低了其与OsARF4之间的蛋白互作。同时,遗传学数据表明,存在一个OsTIR1-OsIAA10-OsARF4介导的生长素信号通路,调控水稻籽粒大小。此外,生理学和分子生物学数据表明,TGW3还介导了水稻植株对油菜素内酯的反应,且该效应能够通过上述信号通路进行传递。该研究揭示了一个调控水稻籽粒大小的新通路,为进一步改良作物的相关农艺性状提供重要靶标。   3月3日,相关研究成果在线发表在Cell Reports上。研究工作得到中国科学院战略性先导科技专项(A类)和国家自然科学基金的支持。