11．龙葵和水茄对Cd²⁺胁迫的生理反应机制

镉（Cd）是有毒性的重金属，对植物的生长和发育造成不利影响，逐渐成为新的研究热点。茄科植物具有特殊的Cd²⁺忍耐能力，龙葵在叶片中积累更多的Cd²⁺.，并能够忍耐Cd²⁺。但是，对Cd²⁺胁迫和在两个茄科种中忍耐Cd²⁺差异的生理机制还不清楚。

2012年6月，中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心徐进实验室研究了两个茄科种龙葵和水茄对Cd²⁺吸收差异的代谢组机理，并使用非损伤微测技术测定了Cd²⁺的吸收。文章发现抗氧化系统和有机酸、氨基酸参与了Cd²⁺的胁迫反应。在Cd²⁺胁迫下龙葵比水茄有更高水平的抗氧化能力。代谢组学分析表明Cd²⁺处理显著增加了龙葵的有机酸和氨基酸。脯氨酸和组氨酸前处理增加了Cd²⁺的积累，而且，柠檬酸前处理增加了叶片中Cd²⁺的积累，但是减少了根中Cd²⁺的积累，这表明它的生物合成可能与Cd²⁺的长距离运输以及在叶片中的积累有关。

这项研究提供了新的代谢物的证据，Cd²⁺处理龙葵促进了柠檬酸和氨基酸的生物合成，这些代谢物提高了植物对Cd²⁺的忍耐和积累，帮助我们更好地理解茄科植物对胁迫的适应机制，尤其是代谢物提高了茄科植物对Cd²⁺胁迫的适应能力。

图注：外源柠檬酸，组氨酸，脯氨酸前处理对龙葵和水茄Cd²⁺流速的影响。负值代表内流。

Xu J, et al. Comparative transcriptome analysis of cadmium responses in Solanum nigrum and Solanum torvum. New Phytologist, 2012, 196(1): 110-124.（2011 IF 6.645）

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