來源：四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 2022-04-27 12:08
近日，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科技學(xué)院草種質(zhì)資源創(chuàng)新與育種應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在重要牧草白三葉耐重金屬鎘（Cd）脅迫的生理及分子響應(yīng)機(jī)制研究中取得新進(jìn)展。
近日，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科技學(xué)院草種質(zhì)資源創(chuàng)新與育種應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在重要牧草白三葉耐重金屬鎘（Cd）脅迫的生理及分子響應(yīng)機(jī)制研究中取得新進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)通過綜合分析生理生化指標(biāo)，結(jié)合比較轉(zhuǎn)錄組學(xué)，揭示了白三葉耐Cd脅迫的生理及分子機(jī)制，為在鎘污染土壤中種植白三葉進(jìn)行植物修復(fù)提供了理論依據(jù)。
本研究發(fā)現(xiàn)大部分鎘都被滯留在白三葉根部，并主要固定在細(xì)胞壁中，同時(shí)鎘脅迫激活了白三葉中的抗氧化物酶（SOD、POD等）防御系統(tǒng)。比較轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)表明，在Cd脅迫下白三葉的差異表達(dá)基因主要富集在氧化還原反應(yīng)、重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、MAPK信號(hào)通路-植物、谷胱甘肽合成、苯丙素生物合成等代謝通路中。其中苯丙素生物合成代謝通路是木質(zhì)素的主要合成方式，Cd脅迫通過誘導(dǎo)白三葉中相關(guān)基因上調(diào)表達(dá)，促進(jìn)木質(zhì)素的合成。木質(zhì)素是細(xì)胞壁的主要成分，其生物合成可提高細(xì)胞壁與重金屬離子的結(jié)合效率。谷胱甘肽（GSH）不僅可以作為前體合成植物螯合肽，對(duì)鎘進(jìn)行螯合固定，通過重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、MATE轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等）轉(zhuǎn)運(yùn)到液泡中隔離；還參與多余活性氧（ROS）的清除，與抗氧化酶系統(tǒng)（SOD、POD、HSP等）一起降低鎘脅迫造成的植物細(xì)胞膜氧化性損傷。
相關(guān)成果Unraveling Cadmium Toxicity in Trifolium repens L. Seedling: Insight into Regulatory Mechanisms Using Comparative Transcriptomics Combined with Physiological Analyses（白三葉對(duì)重金屬鎘脅迫響應(yīng)生理及分子機(jī)制的研究）發(fā)表在中科院TOP期刊InternationalJournalofMolecularSciences（IF=5.924）。草業(yè)科技學(xué)院吳菲菲博士后為論文第一作者，聶剛副教授和張新全教授為通訊作者。本研究得到了國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系，四川省十四五育種攻關(guān)（2021YFYZ0013）和科技部南方草地牧草資源項(xiàng)目（2017FY100602）的資助。
白三葉應(yīng)對(duì)重金屬鎘的分子響應(yīng)機(jī)制圖
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