林学路上追梦人记中国林业科学研究院林业研究(2)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】探究树木抗镉等重金属的生理机制 回到国内,自立门户,自己带团队,自己申请科研项目,对每一位科研人员来说都是挑战。从学生到导师的身份转变,
探究树木抗镉等重金属的生理机制
回到国内,自立门户,自己带团队,自己申请科研项目,对每一位科研人员来说都是挑战。从学生到导师的身份转变,很多事情需要站在更高的高度,具备更远的眼光。刚开始时,科研选题一度困扰着罗志斌。因为科研选题既要了解当时国家的现实需求,又要结合自己的专业特长,解决生产实际中的重大问题。经过深思熟虑,他决定发挥自己在林木逆境胁迫研究方面的专业优势,以我国六大树种之一的杨树为研究对象,深入研究杨树在逆境条件(重金属、养分和盐胁迫)下的生理与分子响应机制。
罗志斌发现,筛选出的杨树对有毒重金属镉有很强的富集能力;与草本植物相比,杨树具有生物量大、根系发达、可多年积累等优良特性,对修复重金属污染土壤有广阔的应用前景。这个发现打开了他在林木修复重金属污染土壤研究方面的大门。如是,他就想,镉作为非必需的剧毒元素,杨树转运和积累镉的生理与分子机制是什么呢?能否在杨树中发现一些关键基因,利用转基因技术培育出镉等重金属富集能力更强的杨树新品种,高效地修复镉等重金属污染土壤呢?带着这些疑问,他沿着这个研究方向做了多年深入的研究。2009年非损伤微测技术从美国传入中国不久,罗志斌团队就学习和掌握了此项新技术,运用它研究了杨树根尖吸收镉离子的时空动态,提出了杨树根尖顶端吸收镉离子速率最快的新观点,打破了根毛区吸收镉离子速率最快的传统认识。他的研究成果发表在植物学领域内的知名期刊Physiologia Plantarum上,目前被SCI引用100余次。
团队合影
在2008年至2015年期间,罗志斌在西北农林科技大学带领科研团队,求真务实,不断在科研上取得突破,发表高水平论文19篇,其中两篇论文被基本科学指标数据库ESI收录为1%高被引论文。除此之外,他还培养了20余位硕士和博士研究生,他培养的研究生先后获得了国家励志奖学金、校长奖学金,陕西省优秀博士毕业论文等。
2015年,罗志斌因工作调动进入中国林业科学研究院林业研究所。平台变了,但他对于科研的执着追求、对培养学生的热情丝毫没有改变,反而成为他再次追求科研高峰的动力。2016年,他比较分析了草本植物与树木积累重金属的差异,研究结果在Biotechnology Advances(影响因子12.8)发表了综述性论文。目前该论文被SCI引用近80次。
创新提高林木对污染土壤的修复能力
在重金属尾矿区考察和收集抗性杨树种质
在植物中,谷胱甘肽是镉等有毒重金属的重要螯合剂。早在20世纪90年代初,研究人员就已发现它在植物镉抗性中起着重要作用。通常认为,谷胱甘肽主要通过清除镉诱导的活性氧,降低过量活性氧引起的毒害;同时,谷胱甘肽与镉形成螯合物,降低镉的生理毒害。近年来,有研究发现谷胱甘肽还调控了植物对镉的转运和积累过程,但其生理调控模式一直不清楚。罗志斌团队通过深入研究,提出了抗性基因超表达的杨树通过增强谷胱甘肽合成,促进镉积累的生理调控新模式,为利用基因工程提高树木镉积累能力提供了新途径。
在林业生产实践中,森林土壤中外生菌根真菌可与宿主林木根尖形成外生菌根,改变宿主林木对逆境胁迫的抗性。菌根真菌能提高宿主林木的镉积累能力。已有研究发现菌根真菌的这种促进效应存在3种作用机理:首先,菌根真菌分泌物能改变根际土壤的理化性质,增强镉的移动性;其次,菌丝套增加了外生菌根的吸收面积,增强了镉的
吸收;最后,菌根真菌可改善宿主林木的氮磷养分和水分状况,增强光合作用等生理过程,提高宿主的镉抗性。这3种作用机理在生理水平上解释了菌根真菌如何增强宿主镉积累,而在分子水平,相关研究一直处于空白。
罗志斌团队利用杨树与卷边网褶菌(Paxillus involutus(菌株MAJ))形成的外生菌根进行深入研究,揭示了菌根真菌诱导杨树镉转运与解毒相关基因表达,增强镉抗性的新机理,为进一步提高杨树对镉污染土壤的修复能力提供了高效途径。该项研究成果得到国际同行的积极评价。世界知名的林木菌根生物学家Szuba在林学领域的主流期刊Forest Ecology and Management上发表的综述中指出,该成果在转录水平比较分析了菌根和无菌根杨树中相关基因的表达,提出了外生菌根真菌诱导杨树增强镉抗性的调控新机制,在外生菌根真菌与杨树互作研究中,研究主题和研究方法都处于领先水平。
文章来源:《中国应用生理学杂志》 网址: http://www.zgyyslxzz.cn/qikandaodu/2021/0427/460.html
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