硫化氢介导甲烷缓解紫花苜蓿幼苗镉胁迫的初步研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1 硫化氢的研究现状硫化氢（h2s）最早被认为是一种工业污染废气，对动植物有毒害作用。

上世纪七十年代，有研究发现高等植物可以产生内源h2s（wilson等，1978），但是从气体信号这一方面深入研究，是近年来才开始的。

近几年对植物体内h2s的生理作用研究表明，它参与了许多植物生长发育过程，如气孔运动（garcia-mata和lamattina，2010；jin等2011)、根的发育(guo等2008)和光合作用(chen等，2011)等；另外还参与了植物对多种非生物胁迫的响应过程(zhang等，2010），如干旱胁迫、渗透胁迫、重金属胁迫等。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：为了探究硫化氢介导甲烷缓解苜蓿幼苗根部镉毒害的机理，本课题将首先通过富甲烷水和h2s、h2s清除剂、h2s合成抑制剂的单独或组合处理，从形态学、解剖学和分子生物学方面比较甲烷对苜蓿幼苗根部镉毒害缓解作用的差异，以确定甲烷的缓解作用及其与h2s的关系。

在此基础上，本课题将进一步研究甲烷诱导下的h2s合成，结合上述实验处理，比较甲烷缓解苜蓿幼苗根部镉毒害过程中h2s的释放及含量变化，以及各处理组的抗氧化酶活性以及sod转录本差异，探究硫化氢介导甲烷缓解苜蓿幼苗根部镉毒害的机理。

研究内容：1）确定甲烷对苜蓿幼苗根部镉毒害的缓解作用：①采用富甲烷水和镉处理苜蓿幼苗，以明确甲烷对其根部镉毒害的缓解作用；2）明确甲烷对苜蓿幼苗根部镉毒害的缓解作用与h2s的关系：①结合富甲烷水和h2s、h2s清除剂、h2s合成抑制剂的单独或组合处理，比较缓解作用的差异；②追踪内源h2s的释放及含量变化，结合缓解作用差异，分析甲烷对苜蓿幼苗根部镉毒害的缓解作用与h2s的关系；③在上述研究的基础上，测定des的活性变化，进一步明确h2s的来源；3）明确硫化氢介导甲烷缓解苜蓿幼苗根部镉毒害的机理：①在上述研究的基础上，比较各处理组的抗氧化酶活性以及sod转录本差异，探讨硫化氢介导甲烷缓解苜蓿幼苗根部镉毒害可能的生理机制。

3. 研究的方法与方案

研究方法：1）生长状况测定：直尺测量主根长。

2）镉含量测定：样品洗涤干净后根茎分离，烘箱中放至恒重，加入2 ml浓硝酸进行微波消解，定容至10 ml后用电感耦合等离子体发射光谱仪检测镉含量。

3）h2s含量和总l-des、d-des活性的测定：参照前人的方法（zhang et al., 2008），取0.2 g苜蓿根用1 ml磷酸缓冲液进行提取，上清液用0.5 ml 1 m hcl 混合，产生的h2s用0.5 ml 1%醋酸锌吸收，反应30 min，加入0.3 ml 5 mm的n,n-二甲基对苯二胺（用3.5 mm h2so4配置）和0.3 ml 50 mm fecl3，室温放置15分钟后分光光度计670 nm检测。

4. 研究创新点

硫化氢是继co、no之后的新型气体信号分子，其调控植物生长发育的内在机制研究已有诸多报道。

植物内源性甲烷的研究才刚刚起步，其提高植物对非生物胁迫的耐性方面研究较少。

本课题希望对今后甲烷植物学效应的系统研究有所帮助。

5. 研究计划与进展

2017年9月2018年1月熟悉实验操作，进行预实验；2018年3月2018年4月进行正式实验；2018年5月撰写论文。