大麦耐镉机理及相关基因的研究

镉是一种有毒重金属，其在环境中的迁移性强，易被植物吸收积累，并通过食物链危害人体健康。
明确大麦耐镉与镉积累机理是培育耐镉与低镉积累新品种和制订耐镉与低镉积累调控措施的基础。《大麦耐镉机理及相关基因的研究》以本实验室前期筛选获得的镉耐性与镉积累不同的大麦基因型为材料，探讨镉吸收和分布的规律及基因型差异的生理机理：分析不同籽粒镉积累大麦基因型籽粒蛋白质表达谱差异，鉴定大麦籽粒低镉积累相关的目标蛋白：克隆籽粒镉积累相关基因，并进行大麦遗传转化：构建大麦悬浮细胞系在细胞水平上分析其耐镉性差异及镉积累目标基因的表达情况。同时，探讨了外源乙酰半胱氨酸（N-ACETYLCYSTEINE，NAC）对大麦镉吸收与耐镉性影响的基因型差异及生理机制，为低镉积累育种与生产提供理论依据和技术指导。《大麦耐镉机理及相关基因的研究》可供开展作物学、生物学、环境科学、生态学、农业化学等专业的研究生和科研工作者参考使用。

第一章文献综述
第一节镉在植物体内的积累及植物对镉胁迫的响应和耐性机制
一、镉对植物的影响及植物对镉胁迫的响应
二、植物对镉的耐性
第二节 N-乙酰半胱氨酸在氧化胁迫中的作用
一、N-乙酰半胱氨酸的生理功能
二、N-乙酰半胱氨酸对氧化胁迫的影响
第三节植物逆境胁迫响应的蛋白质组学研究
一、蛋白质组学简介
二、蛋白质组学在植物逆境研究中的应用
第四节基因芯片在研究植物抗逆性上的应用
一、基因芯片技术简介
二、基因芯片技术在植物逆境研究中的应用
第五节植物悬浮细胞系在逆境胁迫研究中的应用
一、植物悬浮细胞在逆境研究中的特点
二、植物悬浮细胞在逆境研究中的应用
第六节 RNA干扰在逆境研究中的应用
一、RNA干扰的发现
二、RNA干扰的分子生物学机制及在植物上的应用
第七节本研究的目的意义

第二章镉胁迫对大麦光合特性及镉吸收与分布的影响及基因型差异
第一节材料与方法
一、试验设计
二、数据统计
第二节结果与分析
一、镉胁迫对大麦幼苗生长的影响及基因型差异
二、镉胁迫对大麦幼苗叶绿素含量的影响及基因型差异
三、镉胁迫对大麦幼苗的光合参数的影响及基因型差异
四、镉胁迫对大麦幼苗叶绿素荧光参数的影响及基因型差异
五、镉胁迫下大麦幼苗根尖镉分布的基因型差异
六、镉胁迫下大麦幼苗根尖镉荧光定位及基因型差异
第三节讨论

第三章不同籽粒镉积累大麦基因型籽粒蛋白质表达的比较研究
第一节材料与方法
一、植株培养
二、籽粒镉及其他微量元素含量测定
三、总氮（N）含量、蛋白组分含量测定
四、籽粒可溶性氨基酸含量测定
五、蛋白质表达谱分析
第二节结果与分析
一、不同籽粒镉积累大麦基因型籽粒镉及其他微量元素含量比较分析
二、不同籽粒镉积累大麦基因型籽粒总蛋白及蛋白组分含量比较分析
三、不同籽粒镉积累大麦基因型籽粒可溶性氨基酸含量比较分析
四、不同籽粒镉积累大麦基因型籽粒蛋白表达图谱的构建与比较分析
五、差异表达蛋白点的MALDI-TOF-TOFMs鉴定
第三节讨论

第四章大麦籽粒镉低积累相关基因特异表达分析
第一节材料与方法
一、植株培养
二、芯片检测
三、RT-PCR验证部分差异表达基因
第二节结果与分析
一、镉胁迫下大麦叶片基因转录水平的基因型差异
二、镉胁迫诱导不同镉积累基因型大麦基因差异表达功能分析
三、镉胁迫诱导部分上调表达基因的RT-PCR分析
第三节讨论

第五章大麦籽粒镉低积累相关基因克隆
第一节材料与方法
一、植株培养
二、分子生物学载体与试剂
三、载体构建
四、Gateway克隆
五、农杆菌转化
六、大麦未成熟胚转化（农杆菌法）
第二节结果与分析
一、大麦zIP候选基因片段
二、大麦RNAi载体的构建
三、ZIP基因RNAi载体的农杆菌转化
四、大麦转基因植株PCR验证
第三节讨论

第六章不同大麦基因型悬浮细胞系的建立及耐镉性差异分析
第一节材料和方法
一、大麦悬浮细胞系的建立
二、细胞处理及分析测定方法
第二节结果与分析
一、不同基因型大麦悬浮细胞系的建立
二、镉处理对大麦细胞活力的影响及基因型差异
三、镉处理对大麦细胞ZIP蛋白的影响及基因型差异
第三节讨论

第七章外源NAC对大麦镉毒害的缓解效应及基因型差异
第一节材料和方法
一、试验设计
二、分析测定方法
第二节结果与分析
一、外源乙酰半胱氨酸（NAC）对镉胁迫大麦生长的影响及基因型差异
二、外源NAC对不同大麦基因型镉吸收和积累的影响
三、外源NAC对镉胁迫大麦微量元素吸收和分配的影响及基因型差异
四、外源NAC对镉胁迫大麦细胞超微结构的影响及基因型差异
五、外源NAC对镉胁迫大麦根尖细胞活力的影响及基因型差异
六、外源NAc对镉胁迫大麦活性氧累积的影响及基因型差异
七、外源NAc对镉胁迫大麦膜脂过氧化的影响及基因型差异
八、外源NAC对镉胁迫大麦抗氧化酶活性的影响及基因型差异
九、外源NAc对镉胁迫大麦可溶性氨基酸含量的影响及基因型差异
第三节讨论

第八章总结与展望
第一节总结概括
一、主要研究内容
二、主要结果和创新点
第二节研究展望
一、镉在大麦组织和亚细胞水平上的分布及化学形态特征
二、大麦不同组织蛋白质对镉胁迫的响应
三、HzZIP基因功能验证
参考文献
缩略词表
附录
附录1 基因芯片相关结果
附录2 mRNA的分离方法
附录3 本实验用基本培养基配方
附录4 分子生物学实验中的体系建立
附录5 克隆得到的zIP基因序列