近日，山东农业大学植物保护学院烟草团队在Journal of Hazardous Materials在线发表了题为“Integrated physiological, transcriptomic, and metabolomic investigation reveals that MgO NPs mediate the alleviation of cadmium stress in tobacco seedlings through ABA-regulated lignin synthesis”的研究论文。山东农业大学为该论文的第一单位，秦孟展硕士为该论文的第一作者，刘朋副教授为该论文的通讯作者。
镉（Cadmium）对农业的危害是严重而持久的，如何减少镉对农作物的危害是一个重要课题。植物降低镉毒性的方式大致可分为两部分：一方面，减少镉吸收和转运。这主要通过降低相关基因的表达来实现。另一方面，将游离的镉固定减少它的流动性。在这过程中细胞壁作为第一道防御起着非常重要的作用。
本研究通过使用氧化镁纳米材料（MgO NPs）来减少水培条件下镉对烟苗的损害并深入解析其中的机制。研究发现，MgO NPs可有效减轻镉对烟草幼苗的危害，主要通过减少镉吸收和调节镉分布来实现。深入研究发现一个关键因素：MgO NPs促进ABA的合成起核心调控作用。ABA通过两种不同的机制，不仅减少了镉的吸收，而且促进了细胞内镉在非活性成分（细胞壁）中的储存。首先，ABA下调NRAMP、bZIP、HMA等镉吸收相关基因的表达，从而降低镉吸收。其次，ABA激活了苯丙烷生物合成途径，促进了细胞壁主要成分木质素的合成。木质素含有可以固定镉的功能化学基团，使其固定在细胞壁上。这减少了镉在细胞膜和细胞器中的分布。
本研究得到了杨龙、张丽、侯欣等老师的支持，获山东省现代烟草产业技术产业体系的资助。
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.136693
来源：山东农业大学
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