园艺学院宋世威/陈日远教授课题组研究发现提高番茄镉胁迫抗性新机制

来源单位及审核人:园艺学院 刘少群编辑:李彦华审核发布:安沛 发布时间:2024-02-29

近日,我校园艺学院宋世威、陈日远教授课题组在环境科学与生态学领域国际著名期刊Journal of Hazardous Materials(中科院一区,影响因子13.6)上在线发表了题为“Zero-valent iron (nZVI) nanoparticles mediate SlERF1 expression to enhance cadmium stress tolerance in tomato”的论文,研究发现了提高番茄镉胁迫抗性的新机制。

镉(Cd)污染严重威胁着植物的生理生化过程以及作物产量。纳米粒子(NP)由于其独特的物理和化学性质,被广泛应用于纳米农药或肥料中。先前研究报道,植物在Cd胁迫下主要通过竞争铁(Fe)离子通道来阻碍Fe的吸收,而Fe-NP可以激活Fe吸收和运输相关基因的表达,从而减少Cd的吸收和积累。因此,Fe-NP可能在参与Cd胁迫耐受性、降低植物Cd毒害方面发挥关键作用。然而,零价铁(nZVI)纳米颗粒在植物Cd胁迫下的分子调控机制仍不清楚。

  本研究分别对番茄植株进行Cd、nZVI和Cd-nZVI处理,发现与Cd处理相比,Cd-nZVI处理番茄植株的抗氧化能力显著提高,Cd含量显著降低。与对照(CK)相比,Cd-nZVI处理的番茄植株中乙烯响应因子SlERF1表达上调。蛋白互作预测分析发现,SlERF1与植物激素信号转导途径和胁迫相关蛋白互作(MED25、ETR1、CHl14、CHTB3、CHl9、EIN3-1、EIN3-2、EIN3-3和CTR1)。此外,与空载体对照相比,SlEFR1过表达酵母细胞在Cd胁迫下的生长速度更快,表现出更强的Cd胁迫耐受性。因此,nZVI通过激活SlERF1的表达来诱导番茄对Cd胁迫的抗性,从而改善植株生长和养分积累。本研究结果为进一步利用nZVI等纳米材料减缓植物Cd胁迫并促进生长发育奠定了理论基础。

  论文的第一作者为我校园艺学院博士后Anwar Ali和王俞丹博士,宋世威教授为通讯作者,陈日远教授和苏蔚高级实验师参与研究。该研究得到了广东省重点领域研发计划、广东省现代农业产业技术体系、国家大宗蔬菜产业技术体系项目的资助。

相关论文信息:https://authors.elsevier.com/a/1ieXF15DSlVRlq

  

文图/园艺学院

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