整合离子组学和转录组学分析揭示了异源四倍体油菜中响应镉丰度变化的核心转运体基因( Integrated ionomic and transcriptomic dissection reveals the core transporter genes responsive to varying cadmium abundances in allotetraploid rapeseed )

Ting Zhou Cai-Peng Yue Tian-Yu Zhang Ying Liu Ying-Peng Hua

背景油菜（B.napus L.）具有生物量大、金属富集能力强的特点，在镉污染土壤修复中具有很大的应用前景。土壤性质和其他可溶性化合物或离子的存在，导致镉的不均匀分布。结果本研究旨在揭示甘蓝型油菜对不同镉含量的差异反应。结果表明，在水培条件下，高镉(50μm)对油菜的生长有明显的抑制作用，而低镉(0.50μm)对油菜的生长没有明显的抑制作用。ICP-MS分析表明，50μm Cd处理下的地上部和根部Cd含量是0.50μm Cd处理下的10倍以上。低Cd条件下，仅地上部Ca/Mn和根部Mn浓度变化明显（均降低）；在高Cd条件下，除根Ca、Mg外，其它阳离子在地上部和根部的含量均有显著变化。高通量转录谱分析显示，在高镉和低镉条件下，分别有18,021和1408个差异表达基因。与植物细胞壁成分的生物合成和对外界刺激的反应有关的生物类别在低Cd下过度积累，而与光合作用、氮素转运和反应、细胞金属离子稳态有关的术语在高Cd下高度富集。研究了参与Cd摄取(NRAMPs)、转运(IRTs和ZIPs)、隔离(HMAs、ABCs和CAXs)、解毒(MTPs、PCR、MTs和PCSs）的转运蛋白和其他一些重要营养转运蛋白的差异表达，并通过基因共表达网络分析揭示了这些转运蛋白的核心成员。一些Cd转运蛋白基因，特别是NRAMPs和IRTs在高Cd和低Cd条件下表现出相反的反应模式。结论本研究的结果将丰富我们对必需养分与Cd互作关系的认识，并通过对这些核心基因的分子工程研究，为不同土壤Cd丰度下植物Cd积累和抗性的遗传改良提供合适的基因资源和重要意义。

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