华南农业大学林学与风景园林学院唐明教授团队揭示丛枝菌根调控植物耐镉机制取得新进展

以下文章来源于Mycorrhizal Ecology ，作者华南农业大学

近日，华南农业大学林学与风景园林学院、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室、岭南现代农业科学与技术广东省实验室唐明教授团队在中科院一区Top期刊Journal of Hazardous Materials（IF=13.6）在线发表了题为“The alleviation mechanisms of cadmium toxicity in Broussonetia papyrifera by arbuscular mycorrhizal symbiosis varied with different levels of cadmium stress”的研究论文（https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.132076）。文章报道了丛枝菌根（Arbuscular mycorrhiza, AM）真菌异形根孢囊霉（Rhizophagus irregularis）在不同程度镉胁迫下对构树（Broussonetia papyrifera）的生理生化、镉吸收及其分子调控机制的影响，揭示出AM真菌对不同程度镉胁迫下调控构树镉耐受性的机制。

研究发现AM共生改善了构树在低和中等镉胁迫下的生长特性，促进了PSI和PSII反应；通过增强根部CAT、POD和SOD活性，提高了作为应对信号ROS水平，并维持ROS平衡。而高镉胁迫下AM共生促进AsA-GSH循环，减轻ROS过量对植物细胞的损伤；AM真菌菌丝和孢子对镉的螯合作用，改变土壤镉的可利用性，增加土壤GRSP的含量；菌根P吸收途径使更多的镉与叶片中的P结合，并在茎部储存P参与构树茎部的镉解毒。非损伤微测技术研究发现AM真菌增加了中等镉胁迫下根部镉离子的进入和吸收，抑制了高镉胁迫下镉的流入。AM真菌能够上调耐重金属运输相关基因以缓解中等镉胁迫下的镉毒性，并通过其他生理途径将镉毒性降低到中等水平，抑制与重金属运输相关的基因的转录。因此，异形根孢囊霉对构树应对镉胁迫的共生效率取决于镉胁迫的程度，在低或中等镉胁迫下，共生效应表现为促进生长、光合性能、镉吸收和相关基因表达、ROS水平和抗氧化酶活性的增强。在高镉胁迫下，共生效应表现为减少镉吸收和相关基因表达、降低ROS水平，以及AM真菌结构和菌根P吸收途径中P补充增强了植物组织对镉的固定以应对高镉胁迫。研究结果为AM真菌介导菌根植物响应重金属胁迫的调控研究提供了新思路。

不同程度镉胁迫下丛枝菌根真菌调控构树镉耐受性机制的模式图

华南农业大学林学与风景园林学院2021级博士生梁京威为第一作者，研究生导师唐明和胡文涛为通讯作者, 陈辉教授以及其他研究生参与了该工作。研究得到国家自然科学基金（32001289, 32071639）、岭南现代农业实验室项目（NZ2021025）等项目的资助。

转自：“植物研究进展”微信公众号

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