近日，我校林學(xué)與風景園林學(xué)院、亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護與利用國家重點實驗室、嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實驗室唐明教授團隊在中科院一區(qū)Top期刊Journal of Hazardous Materials（IF=13.6）在線發(fā)表了題為“The alleviation mechanisms of cadmium toxicity in Broussonetia papyrifera by arbuscular mycorrhizal symbiosis varied with different levels of cadmium stress”的研究論文（https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.132076）。文章報道了叢枝菌根（Arbuscular mycorrhiza, AM）真菌異形根孢囊霉（Rhizophagus irregularis）在不同程度鎘脅迫下對構(gòu)樹（Broussonetia papyrifera）的生理生化、鎘吸收及其分子調(diào)控機制的影響，揭示出AM真菌對不同程度鎘脅迫下調(diào)控構(gòu)樹鎘耐受性的機制。

　　研究發(fā)現(xiàn)AM共生改善了構(gòu)樹在低和中等鎘脅迫下的生長特性，促進了PSI和PSII反應(yīng)；通過增強根部CAT、POD和SOD活性，提高了作為應(yīng)對信號ROS水平，并維持ROS平衡。而高鎘脅迫下AM共生促進AsA-GSH循環(huán)，減輕ROS過量對植物細胞的損傷；AM真菌菌絲和孢子對鎘的螯合作用，改變土壤鎘的可利用性，增加土壤GRSP的含量；菌根P吸收途徑使更多的鎘與葉片中的P結(jié)合，并在莖部儲存P參與構(gòu)樹莖部的鎘解毒。非損傷微測技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)AM真菌增加了中等鎘脅迫下根部鎘離子的進入和吸收，抑制了高鎘脅迫下鎘的流入。AM真菌能夠上調(diào)耐重金屬運輸相關(guān)基因以緩解中等鎘脅迫下的鎘毒性，并通過其他生理途徑將鎘毒性降低到中等水平，抑制與重金屬運輸相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。因此，異形根孢囊霉對構(gòu)樹應(yīng)對鎘脅迫的共生效率取決于鎘脅迫的程度，在低或中等鎘脅迫下，共生效應(yīng)表現(xiàn)為促進生長、光合性能、鎘吸收和相關(guān)基因表達、ROS水平和抗氧化酶活性的增強。在高鎘脅迫下，共生效應(yīng)表現(xiàn)為減少鎘吸收和相關(guān)基因表達、降低ROS水平，以及AM真菌結(jié)構(gòu)和菌根P吸收途徑中P補充增強了植物組織對鎘的固定以應(yīng)對高鎘脅迫。研究結(jié)果為AM真菌介導(dǎo)菌根植物響應(yīng)重金屬脅迫的調(diào)控研究提供了新思路。

　　華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風景園林學(xué)院2021級博士生梁京威為第一作者，研究生導(dǎo)師唐明和胡文濤為通訊作者, 陳輝教授以及其他研究生參與了該工作。研究得到國家自然科學(xué)基金（32001289, 32071639）、嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)實驗室項目（NZ2021025）等項目的資助。

文圖/林學(xué)與風景園林學(xué)院