近日，學(xué)院楊世勇教授團隊在關(guān)于單子葉植物黑麥草響應(yīng)鎘和砷脅迫的研究取得最新進展，該成果以“Transporters and phytohormones analysis reveals differential regulation of ryegrass (Lolium perenne L.) in response to cadmium and arsenic stresses”為題發(fā)表在Journal of hazardous materials（環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)一區(qū)TOP，IF：13.6）期刊上。該論文第一作者為學(xué)院實驗中心實驗師李文文，論文通訊作者楊世勇教授。

砷（As）和鎘（Cd）是多種非金屬和金屬礦物中常見的伴生元素。同時暴露在環(huán)境中As和Cd造成的復(fù)合污染問題受到了研究者的廣泛關(guān)注。該研究系統(tǒng)地分析了黑麥草截然不同的As、Cd吸收轉(zhuǎn)運途徑，以及在As和Cd共同脅迫下對其轉(zhuǎn)運的影響（圖1），為評價As、Cd環(huán)境風(fēng)險和植物毒理學(xué)研究提供理論依據(jù)。

該研究指出，單子葉植物黑麥草對Cd的良好適應(yīng)機制是源于Cd與鐵（Fe）在根際競爭吸收并產(chǎn)生的缺鐵響應(yīng)，從而激發(fā)轉(zhuǎn)錄因子IRO2介導(dǎo)的ZIP1，YSL6轉(zhuǎn)運蛋白過表達(dá)，以絡(luò)合態(tài)優(yōu)先獲取Cd，實現(xiàn)耐Cd。此外，由As引起類似高鹽脅迫的生理響應(yīng)，被LpSWT12（雙向糖轉(zhuǎn)運蛋白）的顯著上調(diào)表達(dá)所證實。通過蛋白互作分析顯示，LpSWT12與轉(zhuǎn)錄因子bHLH14，NAC025共表達(dá)，介導(dǎo)了光合作用抑制等級聯(lián)反應(yīng)（圖2）。同時，植物生長素吲哚乙酸（IAA）和脫落酸（ABA）的含量分布及其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因表達(dá)分析表明，植物激素及其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)在中樞轉(zhuǎn)錄因子和轉(zhuǎn)運蛋白調(diào)節(jié)上發(fā)揮著重要作用（圖3）。

圖2 Cd、As響應(yīng)的轉(zhuǎn)運蛋白、轉(zhuǎn)錄因子相關(guān)基因表達(dá)，及與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的蛋白互作關(guān)系

圖3 CK、Cd、As和As/Cd脅迫下，IAA和ABA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)KEEG通路及相關(guān)基因的差異表達(dá)熱圖

該項工作得到了安徽省教育廳高校自然科學(xué)研究重點項目和皖江流域退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心的支持。

原文DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.134228