企業簡介
旭月(北京)科技有限公司(http://xuyue.net),是2005年創立于中關村科技園區的國家高新技術企業。創始人許越先生,曾服務于美國航空航天局NASA,是現代“非損傷微測技術(NMT)”奠基人,動態分離子組學(imOmics)創始人,NMT產業化倡導者,美國揚格公司(http://youngerusa.com)現任總裁。
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EP南農崔瑾:血紅素加氧酶誘導劑抑制BcIRT1轉錄降低小白菜Cd吸收
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下一篇 2020-12-17 09:17:11
NMT作為生命科學底層核心技術,是建立活體創新科研平臺的必備技術。2005年~2020年,NMT已扎根中國15年。2020年,中國NMT銷往瑞士蘇黎世大學,正式打開歐洲市場。
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基本信息
主題:血紅素加氧酶誘導劑抑制BcIRT1轉錄降低小白菜Cd吸收
期刊:Environmental Pollution
影響因子:6.792
研究使用平臺:NMT重金屬創新平臺
標題:Hemin-decreased cadmium uptake in pak choi (Brassica chinensis L.)seedlings is heme oxygenase-1 dependent and relies on its by-products ferrous iron and carbon monoxide
作者:南京農業大學崔瑾、蘇娜娜
檢測離子/分子指標
Cd2+
檢測樣品
小白菜根伸長區(距根尖8 mm根表上的點)和成熟區(距根尖16 mm根表上的點)
摘要
鎘(Cd)是農田中的主要污染物,不僅極大地限制了農作物的生產,而且通過進入食物鏈還會給人類健康帶來嚴重威脅。之前的研究表明,hemin處理可以減少小白菜幼苗中Cd的積累,然而其機制還不清楚。本研究使用非損傷微測技術(NMT)實時監測小白菜根部Cd2+流速,證明hemin處理可以降低植物對Cd的吸收,而不是Cd在植物體內發生轉移。此外,研究通過比較小白菜幼苗、野生型擬南芥及heme oxygenase-1(HO-1)突變體對不同化學處理的反應,證據了hemin是以HO-1依賴的方式降低Cd的吸收。此外,對hemin降解產物的分析表明,hemin對Cd吸收抑制可能通過抑制菜根中Fe2+/Cd2+轉運體BcIRT1的表達來實現的。

離子/分子流實驗處理方法
① 3日齡幼苗,10 μM hemin預處理1 d再用20 μM CdCl2處理20 min(hemin/Cd),對照為僅用20 μM CdCl2處理,不施加hemin預處理(-/Cd)
② 3日齡幼苗用無、10 μM hemin或10 μM ZnPP預處理1 d,用20 μM CdCl2處理20 min
③ 3日齡幼苗用無、10 μM Fe2+、10 μM CORM-3或10 μM BR預處理1 d,用20 μM CdCl2處理20 min
離子/分子流實驗結果
采用NMT技術測定了小白菜根表面Cd2+流速的變化,探討了氯化血紅素(hemin)處理后,小白菜幼苗Cd含量是否由于Cd吸收減少而降低。在Cd脅迫下,小白菜根尖迅速吸收Cd2+,在伸長區的內流速率高于成熟區(圖1E和G)。與對照組相比,氯化血紅素預處理顯著減少了Cd2+的內流,在伸長區和成熟區分別平均減少17.4%和18.5%(圖1F和H)。因此,在Cd脅迫下,hemin處理降低了Cd的吸收,而不是Cd的運輸。

圖1. Hemin預處理對小白菜根尖不同區域的Cd2+凈流速的影響
ZnPP預處理的小白菜幼苗根部Cd2+吸收速率在伸長區和成熟區分別顯著提升了17.6%和6.5%(圖2)。

圖2.Hemin或ZnPP預處理對小白菜根尖不同區域的Cd2+凈流速的影響
如圖3所示,CO和Fe2+預處理顯著降低了根系伸長區和成熟區對Cd的吸收。與該結果一致的是,CO和Fe2+預處理的幼苗中積累的Cd較少(圖3)。相反,BR預處理呈現出與非預處理幼苗類似的Cd內流速率(圖3)。綜上,hemin降解的副產物CO和Fe2+可能是通過抑制Cd的吸收共同促進了Cd的耐受。

圖3. Fe2+、10 μM CORM-3或10 μM BR預處理對小白菜根尖不同區域的Cd2+凈流速的影響

其他實驗結果
與單純Cd處理相比,hemin+Cd的處理顯著降低了所有被測組織(地上部分、莖、葉等)中的Cd濃度。
施用hemin并不影響Cd在整個植株體內的轉移系數(translocation factor)。
ZnPP可以消除hemin對BcHO-1表達的誘導作用。
hemin+ZnPP的預處理未能消除Cd脅迫的影響,至少沒有達到hemin單獨預處理的程度。因此,hemin在Cd耐受性中的積極作用很可能依賴于HO-1活性。
hemin增強的HO-1依賴的Cd耐受性似乎在不同植物物種中具有保守性。
hemin降解產物(CO、Fe2+和BR)對Cd脅迫下植物生長的保護作用可能與hemin相似。
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