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沈阳农大何佳丽:外源褪黑素可降低苹果根茎的Cd吸收缓解Cd毒丨NMT重金属创新平台

NMT作为生命科学底层核心技术,是建立活体创新科研平台的必备技术。2005年~2020年,NMT已扎根中国15年。2020年,中国NMT销往瑞士苏黎世大学,正式打开欧洲市场。

 

基本信息

主题:外源褪黑素可降低苹果根茎的Cd吸收缓解Cd毒

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:Exogenous melatoninalleviates cadmium uptake and toxicity in apple rootstocks

作者:沈阳农业大学吕德国何佳丽

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

距根尖顶端300μm、600μm、1200μm、1500μm和3000μm的根表上的点

 

 

中文摘要(谷歌机翻)

 

为了检查褪黑素在苹果属植物中对Cd吸收,积累和排毒的潜在作用,我们将两种在Cd吸收和积累方面差异很大的苹果砧木暴露于0或30μMCd和0或100μM褪黑素。与耐镉的微小苹果花青霉菌“青州林琴”相比,耐镉的baccata对镉胁迫的内源性褪黑激素产生的刺激程度更大。褪黑素的应用减弱了镉诱导的生长,光合作用和酶活性以及ROS和MDA积累的减少。褪黑素处理比镉胁迫的巴塔卡巴氏菌更有效地恢复了镉对微苹果念珠菌青州林琴的光合作用,光合色素和生物量的恢复。外源性褪黑素降低了根部对镉的2+吸收,降低了叶片的镉含量两种暴露于镉的砧木中的镉积累,降低的镉转运因子(T f s)s和增加的根,茎和叶褪黑素含量s。褪黑素的应用增加了抗氧化剂的浓度和酶的活性,以清除Cd诱导的ROS。外源性褪黑素处理改变了调节Cd吸收,转运和排毒的几种基因的mRNA水平,包括HA7,NRAMP1,NRAMP3 HMA4,PCR2,NAS1,MT2, ABCC1和MHX。综上所述,这些结果表明,外源褪黑素减少了苹果属植物中的空中部分Cd积累并减轻了Cd毒性,这可能是由于褪黑激素介导的Cd在组织中的分配以及抗氧化防御系统的诱导以及转录过程中涉及排毒的关键基因的诱导。

 

 

离子/分子流实验处理方法

 

Mb(M. baccata)和Mm(M. micromalus)两种材料用30 μM Cd或100 μM 褪黑素处理20天

 

 

离子/分子流实验结果

对于Cd暴露和褪黑激素处理,Mb和Mm的最大净Cd2+流入量出现在距根尖300-600μm处(图1a)。两种砧木的净Cd2+流速均随距根尖距离的增加而显著降低。在响应没有褪黑素的Cd暴露时,Mb根尖3000μm处呈现出净Cd2+外排。在Cd暴露和褪黑素处理下,Mm根系的净Cd2+流速始终大于Mb(图1a)。外源褪黑素分别在300μm和600μm处使暴露于Cd的Mb和Mm根尖的平均净Cd2+流速降低了65.4%和10.4%(图1b)。

 

 

 

其他实验结果

 

 

  • Cd处理降低了两个苹果砧木叶片光合色素的浓度和根、茎、叶的干重,外源褪黑素可减轻Cd引起的不良反应。

  • 褪黑素的应用减弱了Cd引起的光合作用和酶活性的降低,以及ROS和MDA的积累。

  • 外源褪黑素降低了两个Cd暴露的砧木叶片Cd的积累,降低了Cd转运因子(Tfs),增加了根、茎和叶褪黑素的含量。

  • 外源褪黑素的应用增加了抗氧化物浓度和抗氧化酶活性。

  • 外源褪黑素处理改变了几种调节镉吸收、转运和解毒的基因的mRNA水平

 

 

结论

 

外源褪黑素减少了苹果植株地上部分Cd的积累,减轻了Cd的毒性,这可能是由于褪黑素介导的Cd在组织中的分配,以及诱导抗氧化防御系统和参与解毒的转录调控的关键基因的结果。

 

 

离子流实验使用的测试液

 

0.03 mM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, and 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0

 

文章原文:https://doi.org/10.1093/treephys/tpaa024

关键词:重金属,镉吸收,苹果,根系,转录调控