近日，我校園藝學(xué)院宋世威、陳日遠(yuǎn)教授課題組在環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)領(lǐng)域國際著名期刊Journal of Hazardous Materials（中科院一區(qū)，影響因子13.6）上在線發(fā)表了題為“Zero-valent iron (nZVI) nanoparticles mediate SlERF1 expression to enhance cadmium stress tolerance in tomato”的論文，研究發(fā)現(xiàn)了提高番茄鎘脅迫抗性的新機(jī)制。

鎘（Cd）污染嚴(yán)重威脅著植物的生理生化過程以及作物產(chǎn)量。納米粒子（NP）由于其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于納米農(nóng)藥或肥料中。先前研究報(bào)道，植物在Cd脅迫下主要通過競爭鐵（Fe）離子通道來阻礙Fe的吸收，而Fe-NP可以激活Fe吸收和運(yùn)輸相關(guān)基因的表達(dá)，從而減少Cd的吸收和積累。因此，F(xiàn)e-NP可能在參與Cd脅迫耐受性、降低植物Cd毒害方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。然而，零價(jià)鐵（nZVI）納米顆粒在植物Cd脅迫下的分子調(diào)控機(jī)制仍不清楚。

　　本研究分別對番茄植株進(jìn)行Cd、nZVI和Cd-nZVI處理，發(fā)現(xiàn)與Cd處理相比，Cd-nZVI處理番茄植株的抗氧化能力顯著提高，Cd含量顯著降低。與對照（CK）相比，Cd-nZVI處理的番茄植株中乙烯響應(yīng)因子SlERF1表達(dá)上調(diào)。蛋白互作預(yù)測分析發(fā)現(xiàn)，SlERF1與植物激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和脅迫相關(guān)蛋白互作（MED25、ETR1、CHl14、CHTB3、CHl9、EIN3-1、EIN3-2、EIN3-3和CTR1）。此外，與空載體對照相比，SlEFR1過表達(dá)酵母細(xì)胞在Cd脅迫下的生長速度更快，表現(xiàn)出更強(qiáng)的Cd脅迫耐受性。因此，nZVI通過激活SlERF1的表達(dá)來誘導(dǎo)番茄對Cd脅迫的抗性，從而改善植株生長和養(yǎng)分積累。本研究結(jié)果為進(jìn)一步利用nZVI等納米材料減緩植物Cd脅迫并促進(jìn)生長發(fā)育奠定了理論基礎(chǔ)。

　　論文的第一作者為我校園藝學(xué)院博士后Anwar Ali和王俞丹博士，宋世威教授為通訊作者，陳日遠(yuǎn)教授和蘇蔚高級實(shí)驗(yàn)師參與研究。該研究得到了廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃、廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、國家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目的資助。

相關(guān)論文信息：https://authors.elsevier.com/a/1ieXF15DSlVRlq

文圖/園藝學(xué)院