Hortic Res | 河北农业大学徐继忠/梁博文团队在多巴胺缓解苹果镉胁迫研究中取得进展

由于农药、化肥的过度使用以及工业“三废”的排放，导致土壤镉污染日趋严重，镉是土壤中最常见的高毒性重金属污染物。苹果是世界上最重要的经济水果之一，种植面积大，生长周期长，巨大的时空跨度使其容易遭受镉污染，严重威胁苹果生长发育和品质安全。多巴胺具有较强的抗氧化能力，在植物响应逆境胁迫中具有重要作用。然而，关于多巴胺调控苹果镉胁迫的研究较少。

2023年5月，Horticulture Research上线了（Advance Access）河北农业大学园艺学院徐继忠/梁博文课题组题为Dopamine alleviates cadmium stress in apple trees by recruiting beneficial microorganisms to enhance the physiological resilience revealed by high-throughput sequencing and soil metabolomics 的研究论文。该研究首次发现多巴胺可通过调控根际微生物提高苹果植株对镉胁迫的抗性。

本研究以具有无融合生殖特性的平邑甜茶（Malus hupehensis）为试材，利用土壤微生物组和代谢组联合分析，研究了多巴胺对镉胁迫下平邑甜茶植株生长的影响。研究发现，多巴胺可以增强植株光合作用，激活活性氧清除系统，降低植株体内活性氧水平；抑制镉吸收基因的表达，促进镉解毒基因的表达，减少植株镉积累，从而缓解镉胁迫对植株生长的抑制。此外，多巴胺显著改变了土壤代谢物的组成以及根际微生物群落多样性。LEfSe分析表明多巴胺可通过诱导植物招募潜在的有益微生物（Pseudoxanthomonas, Aeromicrobium,  Bradyrhizobium, Frankia, Saccharimonadales, Novosphingobium, Streptomyces）来抵抗镉胁迫。共现网络显示，多巴胺正向调节的代谢产物（L-threonic acid, profenamine, juniperic acid, (3β,5ξ,9ξ)-3,6,19-trihydroxyurs-12-en-28-oic acid）与植物相对生长速率呈显著正相关，与镉积累则呈显著负相关，表明潜在有益微生物可能被上述代谢产物所调控。研究结果有助于今后深入研究多巴胺调控苹果镉胁迫的功能机制，也为果园土壤重金属治理提供了新的思路和策略。

河北农业大学园艺学院博士研究生曹扬和杜培华为本文共同第一作者，梁博文教授为该论文的通讯作者，徐继忠教授对该研究给予了极大的支持 。研究工作得到了国家自然科学基金、河北省教育厅青年拔尖人才项目和国家现代农业产业技术体系项目的资助。

作者团队介绍

河北农业大学园艺学院徐继忠教授课题组长期从事苹果优质高效栽培技术集成与示范、抗逆苹果矮化砧木培育工作，主持培育苹果新品种“天红1号”、“天红2号”、“SH38”、“SH40”、“冀砧1号”、“冀砧2号”、“冀砧3号”。梁博文，博士，教授，博士生导师，2018年博士毕业于西北农林科技大学，后加入徐继忠教授团队继续从事果树逆境生物学和多抗苹果矮化砧木选育工作，参与培育“太行早红”、“冀砧3号”，近两年以第一或通讯在Horticulture Research、Science of the Total Environment、Tree Physiology、Plant and Soil、Scientia Horticulturae等学术期刊发表SCI论文12篇。

文章链接：

‍https://doi.org/10.1093/hr/uhad112

转自：“园艺研究”微信公众号

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