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林科院亞林所卓仁英：Cd高積累與低積累柳樹耐Cd機制的研究
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基本信息
主題：Cd高積累與低積累柳樹耐Cd機制的研究
期刊：Tree Physiology
影響因子：3.477
研究使用平臺：NMT重金屬創新平臺
標題：Transporters and ascorbate–glutathione metabolism fordifferential cadmium accumulation and tolerance in two contrasting willow genotypes
作者：中國林業科學研究院亞熱帶林業研究所卓仁英、韓小嬌
檢測離子/分子指標
Cd2+
檢測樣品
50日齡柳樹根（距根尖0、200、400、600、800、1000、1200、1400、1600 μm的根表上的點）
中文摘要（谷歌機翻）
柳柳是低鎘（Cd）累積柳（LCW），而其栽培品種柳柳（Salix matsudana var）。松達納河umbraculifera Rehd。是一種高Cd積累和耐受性的柳樹（HCW）。兩種柳樹種中鎘差異累積和耐受性的生理和分子機制了解甚少。在這里，我們證實了從Cd到芽的從根到芽的Cd轉運能力差異導致了這兩種柳型基因在其地上部分的Cd累積差異。Cd的累積優先發生在運輸途徑中，Cd主要位于液泡，細胞壁和通過在組織和亞細胞水平上的鎘位置分析，在HCW樹皮中的細胞間空間。比較轉錄組分析顯示，幾種金屬轉運蛋白基因（ABC轉運蛋白，K+轉運蛋白/通道，黃色條紋狀蛋白，鋅調節轉運蛋白/鐵調節轉運蛋白）的表達更高類蛋白等）參與了HCW的根吸收和轉運能力;同時，抗壞血酸-谷胱甘肽的代謝途徑在Cd排毒和Cd蓄積器HCW的更高耐受性中起著重要作用。這些結果為進一步了解木本植物中Cd積累的分子機制奠定了基礎，并為分子輔助篩選木本植物品種進行植物修復提供了新的見識。
離子/分子流實驗處理方法
100 μM CdCl2處理低鎘積累型柳樹（LCW）和高鎘積累型柳樹（HCW）24h
離子/分子流實驗結果
用NMT進一步比較了兩個基因型柳樹根系Cd的吸收。CdCl2處理24小時后，兩種基因型柳樹根尖距頂端0-1800µm處的Cd2+凈流入量穩定（圖a），0-800µm處的凈Cd2+流入量相對較高。LCW和HCW的大凈Cd2+流入量在400µm處升高（圖a）。兩種基因型間Cd2+內流有明顯差異（圖b和c）。HCW根系Cd2+內流比LCW高1.83倍，說明HCW根系對Cd的吸收能力高于LCW。
其他實驗結果
HCW根對Cd脅迫的耐受高于LCW的根。
兩種柳樹基因型在鎘的轉運因子方面存在顯著差異。
鎘位于組織水平和亞細胞水平。
嫁接實驗證明，該方法能有效地將Cd從根向莖部輸送。
通過比較轉錄組分析，確定了重金屬轉運體對Cd吸收和轉運的差異。
HCW的特征是具有一個主要的AsA-GSH代謝途徑。
結論
通過形態生理學和轉錄組學的比較分析，確定了兩種不同柳樹基因型對Cd的耐受性、積累和分布。HCW比LCW具有更高的Cd耐性和積累能力。兩個柳樹基因型間Cd積累量的差異與負責Cd吸收和根-莖轉移的轉運蛋白差異表達有關。此外，與AsA-GSH代謝途徑相關的關鍵基因、代謝產物和酶活性在HCW的Cd解毒和耐受中起著重要作用。總之，本研究不僅為進一步了解木本植物中鎘積累的分子機理奠定了基礎，而且為篩選木本植物進行植物修復提供了新的思路。
離子流實驗使用的測試液
0.1 mM CdCl2，pH 6.0