油菜（Brassica juncea）对镉的耐受机制：来自两个品种的比较生理学和转录组学的启示

《Planta》：Mechanism of cadmium tolerance in Brassica juncea: an insight from comparative physiology and transcriptomics of two cultivars

芥菜BJ品种比JTN品种更耐镉污染，其机制涉及抗氧化系统调控、硫代谢途径增强及谷胱甘肽合成途径优化，并伴随11,774个差异基因表达变化，其中APK和GSH合成酶基因上调，ATPS基因下调。

摘要

主要结论

与JTN品种相比，B. juncea BJ品种对镉（Cd）的耐受性更强，其耐受机制主要通过调节抗氧化系统、硫代谢和谷胱甘肽生物合成途径实现。这些发现为在受镉污染的土壤中进行植物修复时选择合适的栽培品种提供了策略。

摘要

镉（Cd）被认为是环境中毒性最强的金属元素之一，对植物生长和生产力构成严重威胁。预计Brassica juncea可作为植物修复镉污染的候选植物。本研究通过观察生长情况、抗氧化酶活性、非酶类抗氧化剂含量以及镉的转运过程，阐明了BJ（耐镉品种）相较于JTN（敏感品种）具有更强耐镉性的分子机制。结果表明，与JTN相比，BJ有效缓解了生物量减少、细胞活力下降、光合色素含量降低以及丙二醛含量和相对电导率升高的现象。此外，BJ的抗氧化酶活性增强，非酶类抗氧化剂水平也有所提高。研究发现BJ与JTN之间存在11,774个差异表达基因。值得注意的是，与硫代谢途径和谷胱甘肽合成途径相关的腺苷5′-磷酸硫酸激酶（APK，包括APK1和APK4）基因以及谷胱甘肽合成酶（GSH，包括GSH1和GSH2）基因的表达水平上升；而调节硫酸盐激活功能及与谷胱甘肽途径相关的酶活性的ATP硫酸化酶（ATPS，包括APS1、APS2和APS4）基因的表达水平则有所下降，这些酶活性有助于缓解镉胁迫。

主要结论

与JTN品种相比，B. juncea BJ品种对镉（Cd）的耐受性更强，其耐受机制主要通过调节抗氧化系统、硫代谢和谷胱甘肽生物合成途径实现。这些发现为在受镉污染的土壤中进行植物修复时选择合适的栽培品种提供了策略。

摘要

镉（Cd）被认为是环境中毒性最强的金属元素之一，对植物生长和生产力构成严重威胁。预计Brassica juncea可作为植物修复镉污染的候选植物。本研究通过观察生长情况、抗氧化酶活性、非酶类抗氧化剂含量以及镉的转运过程，阐明了BJ（耐镉品种）相较于JTN（敏感品种）具有更强耐镉性的分子机制。结果表明，与JTN相比，BJ有效缓解了生物量减少、细胞活力下降、光合色素含量降低以及丙二醛含量和相对电导率升高的现象。此外，BJ的抗氧化酶活性增强，非酶类抗氧化剂水平也有所提高。研究发现BJ与JTN之间存在11,774个差异表达基因。值得注意的是，与硫代谢途径和谷胱甘肽合成途径相关的腺苷5′-磷酸硫酸激酶（APK，包括APK1和APK4）基因以及谷胱甘肽合成酶（GSH，包括GSH1和GSH2）基因的表达水平上升；而调节硫酸盐激活功能及与谷胱甘肽途径相关的酶活性的ATP硫酸化酶（ATPS，包括APS1、APS2和APS4）基因的表达水平则有所下降，这些酶活性有助于缓解镉胁迫。