乙烯信号ERF转录因子调控荷花耐镉性作用初探开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

近年来，我国农业遭受重金属污染严重, 镉已成为我国水体重金属污染中的首要污染物，研究植物缓解或解除镉毒害的措施及其机理, 是当前国内外研究的热点。在清除水体环境中的镉污染的问题上,植物修复是一种环保且有效的手段。

近年来的研究表明, 荷花对水体中的镉具有一定的富集能力，可作为植物修复材料用于水体镉污染修复。此外，重金属抗逆基因已经在许多物种中进行了挖掘和应用，但是荷花中的重金属抗逆性相关研究还是比较少。植物erf转录因子是一个庞大的转录因子基因家族，存在于所有的植物中。erf蛋白最初是在与逆境响应基因的启动区相结合的转录因子中鉴定出来的，诸多研究表明erf基因能够响应植物的镉胁迫。erf转录因子是参与乙烯信号转导途径的乙烯响应因子，可通过对乙烯响应基因进行正负调控影响乙烯水平，从而应对镉胁迫的刺激。研究erf转录因子以及其在荷花耐镉性方面上的功能，能够为培育荷花耐镉新品种提供重要的参考依据，对改善水体重金属污染和植物修复的应用上具有一定意义。

在治理水体的重金属污染的方式上，植物修复有效且副作用小 ^[1]，其中景观水生植物受到了人们的关注，它们可以在不改变水体现状的条件下达到治理重金属污染的目的并同时提升景观^[2]。荷花（nelumbo nucifera）属于莲科莲属植物，是我国的十大名花之一，是一种具有较高观赏、食用和药用价值的水生花卉，且荷花对重金属镉具有较强的吸附能力和一定的耐受性，可作为潜在的清除水体镉污染的植物材料^[3,4]。

2. 研究的基本内容和问题

1.目标：研究镉胁迫对荷花叶片生理特性的影响，以及在镉胁迫的影响下荷花中ERF基因表达量的变化，并通过拟南芥验证重要ERF基因的功能。

2.内容：首先以荷花幼苗叶片作为材料，观察在不同处理下镉胁迫对荷花叶片的影响，包括表型观测、叶绿素含量、气孔及叶绿体显微镜观测等，其次，测量在不同处理下镉胁迫对荷叶ERF表达量的影响，并通过转基因拟南芥进行重要ERF基因的功能验证。

3. 研究的方法与方案

1.镉（cd）胁迫下的荷花幼苗生理特征观察

1.1荷花幼苗的培育

4. 研究创新点

植物对镉的耐受性和积累能力已有一定的研究，但是国内外对镉胁迫下荷花中乙烯和相关基因在其中所起到的作用的鲜有报道，所以拟研究ERF转录因子以及其在荷花耐镉性方面上的功能，为培育荷花耐镉新品种提供重要的参考依据。

5. 研究计划与进展

2020年3月：提交开题报告

2020年3月~4月：进行荷花幼苗和野生拟南芥的培育

2020年4月末：检测荷花幼苗的生理指标和基因表达量，同时进行拟南芥转基因工作。