镉胁迫下大麦苗期生长性状的QTL定位文献综述

 2022-08-07 10:15:12

镉胁迫对麦类作物相关性状的影响及其QTL定位研究进展

专业名称：生物技术 学生姓名：苟梁鹏 指导老师姓名：薛大伟

摘要：镉（Cd2 ）是一种重金属，对植物是一种非必需元素，在环境中迁移性强，易被植物吸收，被植物吸收后，会对植物产生毒害作用，并通过食物链在人体富集，影响人体健康。本文查阅了国内外文献，对镉胁迫对植物的危害及植物对镉的吸收、转运和解毒、QTL作图定位原理、镉耐受基因与QTL作图在作物遗传育种中的应用等研究进展进行了综述。

关键词：麦类作物；镉；QTL；胁迫

1 前言

镉（Cd2 ）是一种常见的有毒重金属，通过发电、采矿等工业活动和农业中使用杀虫剂、化肥等途径释放到环境当中，随着工业化的发展，土壤中的镉含量也越来越高，可通过食物链在人体富集，日益威胁人类健康[1]。

麦类作物（包括小麦、大麦、燕麦、黑麦等）是禾本科一年生植物，具有抗旱、抗低温等多种抗逆性，因此栽培范围十分广泛，是世界上重要禾谷类作物[2]。目前，由于耕地镉污染越来越严重，故研究麦类作物耐镉性相关机理以及培育出耐镉性的品种具有重要意义。研究表明，作物许多农艺性状和经济性状都是数量性状，研究作物耐镉性基因及其QTL定位，可以选育出耐镉品种，对实际应用有着重要的指导意义。

2 镉胁迫对植物的危害及植物对镉的吸收、转运和解毒

镉（Cd2 ）易被植物吸收，当每克叶干质量中的Cd含量累积超过5-10ug累积时，作物开始出现中毒症状。细胞的光合作用、碳水化合物代谢等基础生理过程受到显著削弱，细胞质膜的功能由于Cd的脂质过氧化作用而发生改变，最终导致细胞死亡[3]。镉被植物根系吸收后，使其根系生长发育受阻，进而影响植物根系生长，亦可通过转运到植株其它部位对植物产生危害。镉会导致叶绿素含量下降，抑制叶绿素酸酯还原酶和影响氨基-gamma;-戊酮酸的合成，镉也与直接破坏叶绿体结构及功能和干扰植物对Fe、Zn的吸收、转移相关[4]。镉会对细胞膜产生损害，破坏细胞内酶及代谢作用原有区域，镉还可能直接取代某些酶中活性的微量元素或与酶中半胱氨酸残基键结合，而使其受到破坏，有关的酶活性也必然受到影响，通常表现为叶片卷曲发黄，叶绿体降解，气孔关闭，水分代谢失衡，光合作用受到抑制，使植株生长迟缓，最终降低产量和品质[4]。

由于植物只能通过根系从土壤中吸收营养成分，根系从富含重金属的土壤中摄取水分和养分的同时，不可避免地要吸入重金属离子。然而大量研究证实，植株能通过自身的生理活动和分子响应机制来将重金属的毒性降到最低[3]。土壤中的镉在进入作物根系的过程中首先被根细胞壁中的信号分子感知，在其进入根细胞之后胞内活性氧簇（ROS）被诱导产生[5]，接着这些ROS通过激活MAPK

级联系统和钙信号系统来对茉莉酸、脱落酸和水杨酸等应激相关激素水平进行调节[3]。与此同时，ROS还激活了细胞抗氧化系统，细胞中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）等还原酶含量迅速提高，用来清除ROS[5]。

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