镉是一种植物非必需重金属元素，且对绝大多数生物包括动植物和人类都有很强的毒害作用。过量的镉累积于人体，会对健康造成极大的危害。镉对植物的毒害症状主要表现为根系伸长生长受阻、植株矮小和类似缺铁引起的新叶失绿等。当遭遇镉胁迫时，植物会启动自身的解毒系统，包括减少镉的吸收，将镉隔离进入液泡和减少镉向代谢敏感部位的转运等。以前有研究报道镉会影响茉莉酸的代谢，但茉莉酸在植物镉毒害中的作用机制还需要进一步明确。
近日，浙江大学生命科学学院郑绍建课题组在JIPB（Journal of Integrative Plant Biology）在线发表了题为Jasmonic acid alleviates cadmium toxicity in Arabidopsis via suppression of cadmium uptake and translocation 的研究论文。该研究探讨了镉胁迫对拟南芥根系内源茉莉酸合成的影响，并利用茉莉酸合成和信号通路的突变体探讨了茉莉酸在拟南芥抵抗镉毒害中的作用。
本研究发现镉胁迫导致拟南芥根系内源茉莉酸含量增加，进一步实验表明这是由于合成茉莉酸的相关基因的表达量上调导致的。在含镉的营养液中人为添加茉莉酸甲酯使AtIRT1（主要负责镉吸收进入根系）、AtHMA2和AtHMA4（主要负责将镉从根系运往地上部）等转运蛋白基因在根系中表达量下降，从而减少根系细胞汁液和地上部的镉浓度，并缓解新叶失绿的镉毒害症状。与之相反，在茉莉酸合成关键基因AtAOS的突变体的根系中，AtIRT1、AtHMA2和AtHMA4的基因表达量则显著高于野生型，导致突变体的根系和地上部都累积更高浓度的镉，根伸长受抑以及新叶失绿变黄加剧。同时，茉莉酸信号通路关键基因AtCOI1的突变体也表现出对镉高度敏感的症状。外源添加茉莉酸甲酯能回复茉莉酸合成缺陷的ataos突变体的高镉含量和高镉敏感症状，但是对atcoi1突变体无效，表明茉莉酸合成及其信号通路在拟南芥抵抗镉毒害中起着重要的作用。此外，外源添加茉莉酸甲酯能减少拟南芥根尖的一氧化氮（NO）的累积，由于NO能促进AtIRT1的表达，因此，NO可能处于茉莉酸下游参与调控AtIRT1的表达。
总之，本研究表明镉胁迫诱导拟南芥根系茉莉酸含量升高，茉莉酸可能通过其信号通路及降低一氧化氮累积从而抑制镉吸收和转运的相关基因的表达，最终缓解镉毒害。由于茉莉酸能有效地降低植物对镉的吸收和向地上部分的转运，这也为通过合理的农艺措施阻控镉在农作物、特别是叶菜类蔬菜中的累积提供一条新的思路。
郑绍建课题组已毕业的学生雷贵杰博士为论文的第一作者，郑绍建教授通讯作者。该项目得到科技部重点研发计划项目的资助。
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/jipb.12801
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
