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合肥研究院发现褪黑素可提高植物重金属镉抗性
日期:2018-06-26 作者:未知 来源:中国科学院 点击:
     近期,中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所研究员吴丽芳课题组在研究植物对重金属镉抗性调控机理方面取得进展。该研究发现一种重要生物激素褪黑素,可显著增加植物对重金属镉抗性,施用褪黑素的植物在含重金属土壤上的长势、产量等重要农艺性状得到显著提高。该成果为土壤重金属污染综合治理提供了新途径,相关研究结果发表于国际期刊Molecules(doi: 10.3390/molecules23040799)。
    重金属镉污染是目前农业生产难题。重金属镉不仅影响植株的生长和产量,还在植株和果实中积累,摄入后严重威胁人和动物健康。目前修复重金属污染土壤主要通过物理、化学和生物方法,其中生物方法温和,主要通过植物或微生物吸收转移或钝化作用去除重金属,然而,重金属对植物胁迫作用会降低植物产量,影响清除效率。此研究为通过增加作物生物量提高重金属清除效率提供新思路。目前,课题组已开展技术产业化研发,预计产品应用成本约15元/亩,有产业化前景。
    通过研究发现,植物中存在一系列褪黑素合成关键基因,这些基因表达水平和内源褪黑素合成受重金属镉胁迫后表达上调,褪黑素进一步激活内源过氧化物清除系统,特异性地增强APX和SOD两种抗氧化酶表达,从而提高抗逆能力。研究还发现褪黑素可显著促进植物根生长,增强植株逆境抗性。该研究对阐明新型植物激素-褪黑素在植物逆境调控上的作用具有重要意义。
    该研究工作得到了中科院第二粮仓“STS”项目、安徽省重大项目、安徽省自然科学基金等支持。
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