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Plant Cell通訊作者報告直播：H₂S與蛋白質硫巰基化修飾在調控ABA信號轉導中的功能

基本信息

主題：Cd高積累與低積累柳樹耐Cd機制的研究

期刊：Tree Physiology

影響因子：3.477

研究使用平臺：NMT重金屬創新平臺

標題：Transporters and ascorbate–glutathione metabolism fordifferential cadmium accumulation and tolerance in two contrasting willow genotypes

作者：中國林業科學研究院亞熱帶林業研究所卓仁英、韓小嬌

檢測離子/分子指標

^Cd2+

檢測樣品

50日齡柳樹根（距根尖0、200、400、600、800、1000、1200、1400、1600 μm的根表上的點）

中文摘要（谷歌機翻）

柳柳是低鎘（Cd）累積柳（LCW），而其栽培品種柳柳（Salix matsudana var）。松達納河umbraculifera Rehd。是一種高Cd積累和耐受性的柳樹（HCW）。兩種柳樹種中鎘差異累積和耐受性的生理和分子機制了解甚少。在這里，我們證實了從Cd到芽的從根到芽的Cd轉運能力差異導致了這兩種柳型基因在其地上部分的Cd累積差異。Cd的累積優先發生在運輸途徑中，Cd主要位于液泡，細胞壁和通過在組織和亞細胞水平上的鎘位置分析，在HCW樹皮中的細胞間空間。比較轉錄組分析顯示，幾種金屬轉運蛋白基因（ABC轉運蛋白，K⁺轉運蛋白/通道，黃色條紋狀蛋白，鋅調節轉運蛋白/鐵調節轉運蛋白）的表達更高類蛋白等）參與了HCW的根吸收和轉運能力;同時，抗壞血酸-谷胱甘肽的代謝途徑在Cd排毒和Cd蓄積器HCW的更高耐受性中起著重要作用。這些結果為進一步了解木本植物中Cd積累的分子機制奠定了基礎，并為分子輔助篩選木本植物品種進行植物修復提供了新的見識。

離子/分子流實驗處理方法

100 μM CdCl₂處理低鎘積累型柳樹（LCW）和高鎘積累型柳樹（HCW）24h

離子/分子流實驗結果

用NMT進一步比較了兩個基因型柳樹根系Cd的吸收。CdCl₂處理24小時后，兩種基因型柳樹根尖距頂端0-1800µm處的Cd²⁺凈流入量穩定（圖a），0-800µm處的凈Cd²⁺流入量相對較高。LCW和HCW的大凈Cd²⁺流入量在400µm處升高（圖a）。兩種基因型間Cd²⁺內流有明顯差異（圖b和c）。HCW根系Cd²⁺內流比LCW高1.83倍，說明HCW根系對Cd的吸收能力高于LCW。

其他實驗結果

• HCW根對Cd脅迫的耐受高于LCW的根。

• 兩種柳樹基因型在鎘的轉運因子方面存在顯著差異。

• 鎘位于組織水平和亞細胞水平。

• 嫁接實驗證明，該方法能有效地將Cd從根向莖部輸送。

• 通過比較轉錄組分析，確定了重金屬轉運體對Cd吸收和轉運的差異。

• HCW的特征是具有一個主要的AsA-GSH代謝途徑。

結論

通過形態生理學和轉錄組學的比較分析，確定了兩種不同柳樹基因型對Cd的耐受性、積累和分布。HCW比LCW具有更高的Cd耐性和積累能力。兩個柳樹基因型間Cd積累量的差異與負責Cd吸收和根-莖轉移的轉運蛋白差異表達有關。此外，與AsA-GSH代謝途徑相關的關鍵基因、代謝產物和酶活性在HCW的Cd解毒和耐受中起著重要作用。總之，本研究不僅為進一步了解木本植物中鎘積累的分子機理奠定了基礎，而且為篩選木本植物進行植物修復提供了新的思路。

離子流實驗使用的測試液

0.1 mM CdCl₂，pH 6.0