外源亚精胺调控黑麦草根系响应镉胁迫及其转录组学分析

作者：余志强; 胡嘉源; 李尚珂; 施维林; 史广宇^*

来源：环境科学, 2023, 44(10): 5746-5756.

DOI：10.13227/j.hjkx.202210060

• 亚精胺(Spd)
• 黑麦草
• 镉(Cd)
• 调控机制
• 转录组学

应用外源生长调节物质是增强植物抗逆能力的有效手段之一.以黑麦草为受试植物，进行水培试验，探究外源基施0.1 mmol·L-1亚精胺(Spd)对不同水平(0、 5和10 mg·L-1)镉(Cd)胁迫下黑麦草根系生理学和分子生物学两方面的影响.生理学研究结果表明，Cd胁迫显著降低黑麦草根系的生理机能，而添加Spd可有效缓解Cd引起的负面作用.其中对根系可溶性蛋白含量的影响最为显著，较5 mg·L-1和10 mg·L-1 Cd单独处理，分别提高了90.91%和158.35%.Spd还通过提高抗坏血酸(ASA)和谷胱甘肽(GSH)含量、过氧化物酶(POD)活性来抑制氧化胁迫产物丙二醛(MDA)和过氧化氢(H2O2)的积累，对根系活力和超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响则不显著.分子生物学研究结果表明，10 mg·L-1Cd胁迫致使黑麦草根部大量基因发生了差异表达，应用外源Spd后差异表达基因的数目、差异显著性和差异倍数均显著降低，GO富集分析最显著的部分由响应有机环状化合物、醛基/酮基转移酶活性变为响应三价铁离子和2′-脱氧麦根酸2′-双加氧酶活性.单基因表达热图分析发现，外源Spd上调了锌铁转运蛋白和2′-脱氧麦根酸2′-双加氧酶相关基因的表达，提高了根系对铁的吸收利用能力.综上所述，施用一定浓度的Spd可有效调控黑麦草根系对Cd胁迫的响应，增强其耐性生理，减轻Cd的毒害效应.

• 单位
  苏州科技大学; 环境科学与工程学院