镉污染土壤中甘薯镉元素的时空积累规律

张道微; 董芳; 张亚; 黄艳岚; 张超凡; 《华北农学报 》 2020 北大核心 CSCD

摘要：为进一步明确甘薯镉元素的时空积累规律,探索甘薯薯肉低镉积累特性形成的原因,利用原子吸收光谱仪检测了在镉中度污染土壤和镉重度污染土壤生长条件下湘薯20号各组织器官镉分配与积累的时空差异,并用荧光定量PCR检测分析了与之对应的甘薯镉积累相关同源基因的表达差异.研究发现,镉污染土壤中甘薯的镉积累符合根>茎>叶的特性,当土壤镉浓度增加至0.6 mg/kg或2.0 mg/kg时,相对于阴性对照,各部位镉含量增加的倍数分别为3.05~8.75和6.25~26.89;各组织器官随生长时间延长植株镉积累量逐渐增加,地上部茎叶镉积累速率高于薯肉镉积累速率,且叶片中积累的镉不易发生二次转移,因而新叶中镉含量低于老叶.植物镉积累和转运相关的基因在甘薯基因组存在同源基因,且多数存在多个同源拷贝,虽然这些基因在一定程度上随着镉积累量的增加而被诱导表达,但是各拷贝之间的时空表达模式存在差异.相对于镉积累调控相关基因的表达,胁迫响应相关基因受镉胁迫诱导表达的趋势更为明显.镉污染土壤中甘薯的镉积累随着土壤镉浓度增加而增加,随着生长时间延长而增加.甘薯薯肉的镉积累规律较为特殊,薯肉镉积累量低于薯皮、茎、叶等部位,且随着生长时间的增加,薯肉镉积累速率也远低于地上部茎叶.植物镉积累和转运相关的基因在甘薯基因组存在同源基因,且多数存在多个同源拷贝,各拷贝之间的时空表达模式存在差异,推测这种表达差异与甘薯的镉积累特性有关.

关键词： 甘薯 镉的积累 同源基因 时空表达模式