林科院亚林所卓仁英：Cd高积累与低积累柳树耐Cd机制的研究|NMT重金属创新平台

转自中关村旭月非损伤微测技术产业联盟

Plant Cell通讯作者报告直播：H₂S与蛋白质硫巯基化修饰在调控ABA信号转导中的功能

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基本信息

主题：Cd高积累与低积累柳树耐Cd机制的研究

期刊：Tree Physiology

影响因子：3.477

研究使用平台：NMT重金属创新平台

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

作者：中国林业科学研究院亚热带林业研究所卓仁英、韩小娇

检测离子/分子指标

^Cd^²⁺

检测样品

50日龄柳树根（距根尖0、200、400、600、800、1000、1200、1400、1600 μm的根表上的点）

中文摘要（谷歌机翻）

柳柳是低镉（Cd）累积柳（LCW），而其栽培品种柳柳（Salix matsudana var）。松达纳河umbraculifera Rehd。是一种高Cd积累和耐受性的柳树（HCW）。两种柳树种中镉差异累积和耐受性的生理和分子机制了解甚少。在这里，我们证实了从Cd到芽的从根到芽的Cd转运能力差异导致了这两种柳型基因在其地上部分的Cd累积差异。Cd的累积优先发生在运输途径中，Cd主要位于液泡，细胞壁和通过在组织和亚细胞水平上的镉位置分析，在HCW树皮中的细胞间空间。比较转录组分析显示，几种金属转运蛋白基因（ABC转运蛋白，K^⁺转运蛋白/通道，黄色条纹状蛋白，锌调节转运蛋白/铁调节转运蛋白）的表达更高类蛋白等）参与了HCW的根吸收和转运能力;同时，抗坏血酸-谷胱甘肽的代谢途径在Cd排毒和Cd蓄积器HCW的更高耐受性中起着重要作用。这些结果为进一步了解木本植物中Cd积累的分子机制奠定了基础，并为分子辅助筛选木本植物品种进行植物修复提供了新的见识。

离子/分子流实验处理方法

100 μM CdCl₂处理低镉积累型柳树（LCW）和高镉积累型柳树（HCW）24h

离子/分子流实验结果

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用NMT进一步比较了两个基因型柳树根系Cd的吸收。CdCl₂处理24小时后，两种基因型柳树根尖距顶端0-1800µm处的Cd^²⁺净流入量稳定（图a），0-800µm处的净Cd^²⁺流入量相对较高。LCW和HCW的最大净Cd^²⁺流入量在400µm处升高（图a）。两种基因型间Cd^²⁺内流有明显差异（图b和c）。HCW根系Cd^²⁺内流比LCW高1.83倍，说明HCW根系对Cd的吸收能力高于LCW。

其它实验结果

HCW根对Cd胁迫的耐受高于LCW的根。
两种柳树基因型在镉的转运因子方面存在显著差异。
镉位于组织水平和亚细胞水平。
嫁接实验证明，该方法能有效地将Cd从根向茎部输送。
通过比较转录组分析，确定了重金属转运体对Cd吸收和转运的差异。
HCW的特征是具有一个主要的AsA-GSH代谢途径。

结论

通过形态生理学和转录组学的比较分析，确定了两种不同柳树基因型对Cd的耐受性、积累和分布。HCW比LCW具有更高的Cd耐性和积累能力。两个柳树基因型间Cd积累量的差异与负责Cd吸收和根-茎转移的转运蛋白差异表达有关。此外，与AsA-GSH代谢途径相关的关键基因、代谢产物和酶活性在HCW的Cd解毒和耐受中起着重要作用。总之，本研究不仅为进一步了解木本植物中镉积累的分子机理奠定了基础，而且为筛选木本植物进行植物修复提供了新的思路。

离子流实验使用的测试液

0.1 mM CdCl₂，pH 6.0

文章原文：https://academic.oup.com/treephys/article-abstract/40/8/1126/5807501

关键词：马尾柳松达纳河伞状镉胁迫，积累和解毒，比较形态生理和转录组，AsA–GSH代谢途径