网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

四川大学张胜团队揭示PcXTH22参与青杨对铝毒害耐受的分子机制

0
分享至


铝毒害是酸性土壤中限制植物生长发育的重要因子。在酸性条件下,铝转化为Al³⁺,大量被植物根系吸收后,会严重抑制其生长发育。木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶(xyloglucan endotransglucosylase-hydrolases, XTHs)在细胞壁合成与重塑中发挥重要作用,通过木葡聚糖的切割(XEH)和重接(XET)来调控细胞壁的动态变化。已有研究表明,XTH广泛参与植物生长发育和逆境胁迫响应,其中包括对铝毒害的响应。然而,目前关于XTH在植物对铝毒害响应中的分子机制尚不清楚,特别在木本植物中研究尚属空白。

近日,四川大学生命科学学院张胜教授团队在Journal of Hazardous Materials在线发表了题为PcXTH22 as a Core Regulator Enhancing Aluminum Toxicity Tolerance in Populus cathayana的研究论文,该研究运用植物生理学、转录组学、基因功能验证等技术手段,揭示了PcXTH22 参与青杨对铝毒害耐受的分子机制。


首先,利用RT-qPCR对铝胁迫处理下野生型青杨的PcXTH基因全家族进行表达分析,筛选出在铝毒害条件下显著诱导表达的PcXTH22。随后,通过构建青杨PcXTH22转基因株系并进行铝胁迫处理,发现PcXTH22过表达株系仅表现出轻微表型损伤,而pcxth22敲除株系则遭受严重的铝毒害损伤,证明了PcXTH22是铝毒害耐受性的正向调控因子。


PcXTH22转基因青杨株系响应铝毒害的表型与生理分析

进一步生理生化分析表明,在铝毒害条件下,与野生型相比,青杨pcxth22敲除株系的XET和XTH活性以及木葡聚糖含量显著升高,为Al³⁺提供了更多的结合位点,从而导致铝积累量增加。相反,PcXTH22过表达株系则维持了XET和XTH活性以及木葡聚糖含量的稳态,铝积累量显著降低。

转录组分析表明,在铝毒害条件下,与野生型相比,PcXTH22过表达株系显著上调了果胶和葡聚糖分解代谢相关基因的表达,同时下调了重金属相关异戊烯化植物蛋白(HIPPs)基因的表达,从而进一步减少了Al³⁺的结合位点并抑制其转运。此外,PcXTH22过表达株系中与碳水化合物代谢、油菜素内酯生物合成及信号传导相关的基因表达水平显著上调,而pcxth22敲除株系则呈现相反的趋势。

最后,该研究通过RT-qPCR分析与双荧光素酶报告实验,筛选并鉴定出PcDOF8和PcNAC6两个转录因子能够转录激活PcXTH22。其中,PcDOF8主要通过响应酸性环境来调控PcXTH22的表达,而PcNAC6则通过直接响应Al³⁺来参与PcXTH22的转录激活。

综上所述,在铝毒害条件下,PcDOF8和PcNAC6分别感知酸性环境和Al³⁺信号,协同激活PcXTH22的表达。PcXTH22通过维持XET活性和木葡聚糖含量的稳态,限制Al³⁺的结合位点,从而抑制铝的积累。同时,PcXTH22促进果胶和葡聚糖的分解代谢,并抑制PcHIPPs的表达,进一步阻碍Al³⁺的转运与积累。此外,PcXTH22还通过调控碳水化合物代谢增强渗透调节能力,并激活油菜素内酯的生物合成与信号传导,从而增强青杨对铝毒害的耐受性。该研究是首次以我国乡土树种“青杨”为转基因材料开展的PcXTH22参与铝积累与耐受性的分子机制,为酸性土壤树种的耐铝遗传改良提供了新的靶点与策略。


PcXTH22调控青杨铝积累和铝毒害耐受性的作用机制模式图

四川大学生命科学学院博士研究生夏林超为该论文第一作者,张胜教授为该论文通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金、四川省自然科学基金、以及西藏自治区重点研发等项目联合资助。

论文链接:

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2026.143451

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.

相关推荐
热点推荐
这 4 种病一得,生命就进入倒计时?医生:千万别低估体检的重要性

这 4 种病一得,生命就进入倒计时?医生:千万别低估体检的重要性

荷兰豆爱健康
2026-09-04 03:54:54
罕见!53岁确诊胃梅毒

罕见!53岁确诊胃梅毒

医学界
2026-08-31 18:51:47
变天了,德国建制派全面溃败,德国选择党发文:对俄立场态度骤变

变天了,德国建制派全面溃败,德国选择党发文:对俄立场态度骤变

就像当初啊
2026-09-04 08:38:15
美国一军事专家曾透露出一惊人内情:"日本故意招惹中国,其实是为了达到另一个目的!他们就想激怒中国,好趁机给自己松绑扩军!"

美国一军事专家曾透露出一惊人内情:"日本故意招惹中国,其实是为了达到另一个目的!他们就想激怒中国,好趁机给自己松绑扩军!"

扶苏聊历史
2026-09-01 15:47:22
大姑子每周搬空我家冰箱,公公说我计较,我回娘家 1 个月全家急疯

大姑子每周搬空我家冰箱,公公说我计较,我回娘家 1 个月全家急疯

人间百态大全
2026-09-04 06:30:05
彩票出现断崖式暴跌,暴跌1700亿!“2元中500万”为什么没人信了?

彩票出现断崖式暴跌,暴跌1700亿!“2元中500万”为什么没人信了?

青眼财经
2026-09-03 19:32:22
被当"祭品"的她爆冷掀翻夺冠热门,赛后差点哭了

被当"祭品"的她爆冷掀翻夺冠热门,赛后差点哭了

追星雷达站
2026-09-03 12:43:37
物业起诉你欠物业费?法官问为啥不交,记住用这三句话回答

物业起诉你欠物业费?法官问为啥不交,记住用这三句话回答

小鹿姐姐情感说
2026-09-02 00:13:46
秋天,使劲吃这瓜,一降火润燥、二润肺、三美白、四强免疫,别不懂吃

秋天,使劲吃这瓜,一降火润燥、二润肺、三美白、四强免疫,别不懂吃

Lily美食谈
2026-09-04 11:05:10
阿尔瓦雷斯道歉失效,锋线3场7球,他如何赢回球迷信任?

阿尔瓦雷斯道歉失效,锋线3场7球,他如何赢回球迷信任?

暗香暗香
2026-09-03 16:55:19
余承东:阔折叠比例被模仿后,含金量会提升!雷军:新形态中折叠!徐洁云:“我有一个同行朋友,学习能力挺强的,大家不要嘲笑他”

余承东:阔折叠比例被模仿后,含金量会提升!雷军:新形态中折叠!徐洁云:“我有一个同行朋友,学习能力挺强的,大家不要嘲笑他”

大白聊IT
2026-09-03 23:28:14
特朗普:准备签和平协议了再和普京见面

特朗普:准备签和平协议了再和普京见面

看看新闻Knews
2026-09-03 10:26:05
吃相难看!王新军去世仅1天,令人难堪一幕发生,秦海璐有口难言

吃相难看!王新军去世仅1天,令人难堪一幕发生,秦海璐有口难言

阿讯说天下
2026-09-03 11:57:03
临床研究显示,生酮饮食可减少67%肝脏脂肪

临床研究显示,生酮饮食可减少67%肝脏脂肪

澎湃新闻
2026-09-02 09:26:12
1961年,陆小曼生活拮据连鸡蛋都吃不起,却变卖大衣宴请3位男子吃螃蟹,酒过三巡她开口吐露:我想求你们一事

1961年,陆小曼生活拮据连鸡蛋都吃不起,却变卖大衣宴请3位男子吃螃蟹,酒过三巡她开口吐露:我想求你们一事

唠叨说历史
2026-09-01 14:39:31
美媒急了:中国重型战斗机数量超北约总和,美军连一半都不到

美媒急了:中国重型战斗机数量超北约总和,美军连一半都不到

瞩望云霄
2026-08-30 20:03:02
反对浪潮高涨,委内瑞拉代总统罗德里格斯真的要垮台了!特朗普和罗德里格斯达成委美两国合作协议

反对浪潮高涨,委内瑞拉代总统罗德里格斯真的要垮台了!特朗普和罗德里格斯达成委美两国合作协议

宸风遇玥
2026-09-03 11:05:09
终于听劝,女排亚运12人名单大变动!张籽萱郭中楠回归,老将轮休

终于听劝,女排亚运12人名单大变动!张籽萱郭中楠回归,老将轮休

金毛爱女排
2026-09-04 10:34:20
万斯称吃酸菜减重成功,美商务部长在家自制酸菜,卫生部长随身带酸菜,鲁比奥称无法接受

万斯称吃酸菜减重成功,美商务部长在家自制酸菜,卫生部长随身带酸菜,鲁比奥称无法接受

红星新闻
2026-09-04 13:26:20
小米汽车出海第一课:便宜是“违法”的

小米汽车出海第一课:便宜是“违法”的

沙雕小琳琳
2026-09-04 00:21:29
2026-09-04 14:47:01
BioArt植物 incentive-icons
BioArt植物
植物科学领域最新研究进展
9351文章数 8734关注度
往期回顾 全部

科技要闻

OpenAI深夜王炸!GPT-6 Astra来了

头条要闻

媒体:美国G20相关会议声明单独"点名"中国 十分罕见

头条要闻

媒体:美国G20相关会议声明单独"点名"中国 十分罕见

体育要闻

小卡来去10首轮,快船7年彩礼一场空

娱乐要闻

王宝强冯清八年未领证!真相令人泪目

财经要闻

GPT-6 Astra上线,AGI时代真到来了吗?

汽车要闻

限时权益价28.99万起 FREELANDER神行者8正式上市

态度原创

亲子
旅游
教育
时尚
艺术

亲子要闻

哥哥问妹妹:爸妈离婚你要跟谁?4岁妹妹的回答看哭无数人

旅游要闻

如梦如幻!上海睡莲天花板找到了!正值巅峰!宝藏机位速码

教育要闻

初中孩子问:学习有什么用?带他去3个地方,比说教管用

美拉德+黑白蓝,太好看了!

艺术要闻

中国最美的殡仪馆

无障碍浏览 进入关怀版