南京农业大学氢农业新进展:氢气介导的信号级联在调控植物镉吸收中的重要机制

2020-07-01 11:40:52 7

氢气农业应用也受到学术界和产业界的关注,学术研究方面,南京农业大学多个课题组在氢气对植物抗逆效应方面取得多项成果,在国际氢气植物效应研究方面遥遥领先。比较有代表性的课题组有沈文飙教授和崔瑾教授,最近他们在氢气植物效应方面的文章不断发表,对氢气植物效应研究有兴趣的同学,可重点学习。

参考南农校内新闻

崔瑾教授课题组揭示氢气介导的信号级联在调控植物镉吸收中的重要机制

镉是影响植物生产并威胁人类健康的有毒重金属元素。降低镉在作物中的积累是植物耐镉研究的重要方向。有关植物根系细胞吸收镉、木质部转运镉、液泡储存镉、籽粒积累镉等相关的膜转运蛋白和离子通道已被逐一鉴定并逐渐明确。然而,植物如何调控镉吸收转运相关蛋白和离子通道的信号机制仍不清楚。

2020年5月4日,我院崔瑾教授课题组在植物学主流期刊Plant Physiology上发表了一篇题为“Calcium-dependent hydrogen peroxide mediates hydrogen-rich water-reduced cadmium uptake in plant roots”的研究论文,对植物根吸收镉的信号调控机制进行了探索性研究。

该研究发现,小白菜体内源氢气(H2)的含量受镉的诱导而增加。为弄清H2的增加在调节小白菜耐镉中的作用,使用外源富氢水作为H2供体,发现富氢水可显著降低镉在小白菜中的积累并提高镉耐性。进一步研究发现,H2抑镉的吸收与H2加速诱导H2O2生成,进而抑制镉转运蛋白BcIRT1表达有关。通过电生理和药理学相关试验证实,H2诱导小白菜根表Ca2+的大量内流,使细胞Ca2+信号增强,是诱导NADPH氧化酶活性增加,促进H2O2信号快速生成的重要原因。该研究揭示了信号物质及其响应在植物调节镉吸收中的重要作用,对理解植物细胞在镉离子进入后如何启动自身防御反应,阻控镉的大量进入具有重要参考价值。

Figure. A tentative model explaining ameliorating effects of H2 on root Cd acquisition.

该院已毕业博士生邬奇和我院在职师资博士后苏娜娜为论文共同第一作者。崔瑾教授和澳大利亚塔斯马尼亚大学Sergey Shabala教授为论文共同通讯作者,该研究得到国家自然科学基金和国家留学基金的资助。

木齐富氢水瓷球,富氢水瓷片可以广泛被应用到富氢农业、富氢水杯等领域。


13365334752

WeChat