四川農業大學草學團隊在重要牧草耐重金屬脅迫機制研究中取得新進展
近日，四川農業大學草業科技學院草種質資源創新與育種應用創新團隊在重要牧草白三葉耐重金屬鎘（Cd）脅迫的生理及分子響應機制研究中取得新進展。團隊通過綜合分析生理生化指標，結合比較轉錄組學，揭示了白三葉耐Cd脅迫的生理及分子機制，為在鎘污染土壤中種植白三葉進行植物修復提供了理論依據。
本研究發現大部分鎘都被滯留在白三葉根部，并主要固定在細胞壁中，同時鎘脅迫激活了白三葉中的抗氧化物酶（SOD、POD等）防御系統。比較轉錄組數據表明，在Cd脅迫下白三葉的差異表達基因主要富集在氧化還原反應、重金屬轉運蛋白、MAPK信號通路-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素的主要合成方式，Cd脅迫通過誘導白三葉中相關基因上調表達，促進木質素的合成。木質素是細胞壁的主要成分，其生物合成可提高細胞壁與重金屬離子的結合效率。谷胱甘肽（GSH）不僅可以作為前體合成植物螯合肽，對鎘進行螯合固定，通過重金屬轉運蛋白（ABC轉運蛋白、MATE轉運蛋白等）轉運到液泡中隔離；還參與多余活性氧（ROS）的清除，與抗氧化酶系統（SOD、POD、HSP等）一起降低鎘脅迫造成的植物細胞膜氧化性損傷。
相關成果Unraveling Cadmium Toxicity in Trifolium repens L. Seedling: Insight into Regulatory Mechanisms Using Comparative Transcriptomics Combined with Physiological Analyses（白三葉對重金屬鎘脅迫響應生理及分子機制的研究）發表在中科院TOP期刊InternationalJournalofMolecularSciences（IF=5.924）。草業科技學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代農業產業技術體系，四川省十四五育種攻關（2021YFYZ0013）和科技部南方草地牧草資源項目（2017FY100602）的資助。
