水稻根系吸收和转运硒代蛋氨酸的机制研究

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1、分类号UDC密级编号硕士学位论文水稻根系吸收和转运硒代蛋氨酸的机制研究StudyonMechanismofUptakeandTranslocationofSelenomethioninebyRiceRoots学位申请人：邓坤指导教师：张联合副教授、储成才研究员一级学科：农业资源利用二级学科：植物营养学学位类别：农学硕士2015年05月独创性声明本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下完成的研究工作及取得的研究成果。据我所知，文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河南科技大学或其它教育机构的其他学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对

2、本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：摘要摘要亚硒酸盐是水稻根系吸收硒的主要形式。水稻根系吸收亚硒酸盐后，大部分硒转化为不易于向茎叶转运有机硒，从而成为限制稻米硒含量提高的瓶颈。利用HPLC-ICP-MS技术对亚硒酸盐处理的水稻幼苗进行形态分析，探讨亚硒酸盐进入水稻根后主要的转化形式以及向叶片转运的主要形式。结果表明，在幼苗根中，主要检测到亚硒酸盐、硒代蛋氨酸，其次是硒代半胱氨酸；在茎（叶鞘）中，主要检测到硒代蛋氨酸，其次是硒代半胱氨酸，此外，还有少量的甲基硒代半胱氨酸和亚硒酸盐；在水稻叶片中，主要检测到硒代蛋氨酸和硒代半胱氨酸，可见，硒代蛋氨酸是水稻

3、根、茎和叶片中主要的硒形态。表明水稻根系吸收亚硒酸盐大部分在根内转化为硒代蛋氨酸，并以这种形式向茎叶转运。供应水稻根系相同浓度的硒代蛋氨酸溶液，随着根系吸收时间的延长，根中硒代蛋氨酸含量逐渐升高，达到最高后趋于稳定，表明水稻根系吸收硒代蛋氨酸已经达到饱和。同样，用不同浓度的硒代蛋氨酸处理，在相同时间内，随着硒浓度增加，水稻根系吸收硒代蛋氨酸速率不断提高，达到最大后逐渐趋于稳定，表明在较高浓度下根系吸收硒代蛋氨酸已处于饱和状态。用CCCP和DNP处理水稻幼苗根系，发现CCCP和DNP能在很大程度上抑制硒代蛋氨酸的吸收，说明水稻根系吸收硒代蛋氨酸与能量代谢有密切关系。此外，水稻根系中硒含量远远高

4、于溶液中硒水平，表明硒代蛋氨酸是逆浓度梯度进入水稻根内。可见，水稻根系主要通过主动方式吸收硒代蛋氨酸的。pH对硒代蛋氨酸吸收影响很大，在pH3.0-8.0范围内，随着pH升高，水稻根系吸收硒代蛋氨酸能力逐渐增强，其中pH5.0时达到最高，然后随着pH升高，水稻根系吸收硒代蛋氨酸速率逐渐降低。不同种类氨基酸对水稻根系吸收硒代蛋氨酸有不同程度的影响。蛋氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸等在很大程度上抑制水稻根系对硒代蛋氨酸的吸收，其次是亮氨酸、丝氨酸、丙氨酸、缬氨酸、脯氨酸、苏氨酸、半胱氨酸等。chr1是我们发现的属于NRT家族的硝酸盐转运蛋白突变体。突变体chr1吸收硒代蛋氨酸能力显著低于野生型。利用酵母

5、系统的吸收试验表明，酵母吸收硒代蛋氨酸能力显著提高，说明该转运蛋白具有转运硒代蛋氨酸的功能。比较突变体、野生型和过表达株系根、茎和叶片中硒含量，发现突变体根、茎和叶片硒含量明显低于野生型。同样，过表达株系根、茎和叶片硒含量明显高于野生型。形态分析进一步表明，过表达株系根、茎和叶片中硒代蛋氨酸含量明显高于野生型。有力地证明了CHR1具有转运硒代蛋氨酸的功能。本项研究为选育富硒水I摘要稻品种提供了重要理论依据。关键词：水稻；硒代蛋氨酸；吸收；转运；机制论文类型：应用基础研究选题来源：国家自然科学基金项目IIABSTRACTABSTRACTSeleniteisthemainseleniumform

6、whichisabsorbedbyriceroots.Mostseleniteistransformedtoorganicformswhicharen’treadilytranslocatedtoshootsafterbeingabsorbed,asbecomesthebottlenecklimitingseleniumcontentinbrownrice.Analysisofseleniumspeciationinroots,stemsandleaveswasperformedusingHPLC-ICP-MStoinvestigatethepredominateformsofselenit

7、etransformationinrootsandofseleniumtransportintoleaves.Theresultsshowedthatseleno-L-methionineandselenitewereprimarilydetected,followedbyseleno-L-cysteine,onlytraceamountsofotherSespeciessuchasMeSeMetandanu