海草不同生活史阶段对痕量元素铜和镉胁迫响应及解毒机制研究获进展

科学技术 海草技术
科普堂    2021-01-04    1155
近日,中国科学院海洋研究所研究员杨红生课题组在Journal of Hazardous Materials上,在线发表了题为Programmed responses of different life-stages of the seagrass Ruppia sinensis to copper and cadmium exposure的最新研究成果。该研究解析了海草植物——中国川蔓草(Ruppia sinensis)不同生活史阶段对铜(Cu)和镉(Cd)的耐受性及毒性效应机制,研究结果为理解沉水植物对重金属元素的吸收与减毒机制提供了新视角;展现了中国川蔓草这一物种对水环境中Cu、Cd的生物指示与修复潜力。


川蔓草(Ruppia),原名川蔓藻,隶属于单子叶植物纲,眼子菜目(Potamogetonales),川蔓草科(Ruppiaceae)。与其他海草种类相比,川蔓草具有更强的环境适应能力,是一种广泛分布于热带和温带滨海、泄湖、盐沼等浅水水域的沉水被子植物。中国川蔓草(R. sinensis)是我国分布范围最广的川蔓草种类,其中,滩涂海水养殖池是其主要分布区域之一。

研究人员针对中国川蔓草早期发育的三个阶段,从个体、亚细胞与转录组层面分析了中国川蔓草对Cu、Cd的吸收及富集和解毒过程。结果表明,中国川蔓草在幼苗阶段最为脆弱,Cu、Cd对中国川蔓草的直观毒性效应分别是叶片黄化与生长抑制;中国川蔓草在Cu、Cd胁迫下的半效应浓度(EC50)分别为9.9 μM、295.5 μM;中国川蔓草吸收Cu、Cd后,主要将其隔离在地上组织细胞的液泡和细胞质内进行减毒;在Cu、Cd暴露下,信号传导与蛋白质加工相关功能基因表达受到显著抑制。

研究工作得到国家科技基础性工作专项、国家重点研发专项及中科院前沿科学重点研究项目等的支持。海洋所博士研究生顾瑞婷和北京师范大学林海英博士为论文的共同第一作者,海洋所研究员周毅为论文通讯作者。


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中国川蔓草不同生活史阶段对Cu、Cd耐受性及毒性效应机制(示意图)


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