近日，山西农业大学特用作物与生物技术团队在国际重要学术期刊《Journal of Advanced Research》（中科院大类一区Top，IF=13）发表题为“Astaxanthin biofortification enhances tobacco tolerance to lead stress through boosting antioxidant defense, reducing Pb accumulation, and modulating detoxification pathways”的研究论文。

论文图形摘要

研究显示，与对照烟草株系（不能合成和积累ATX）相比，T-ATX烟草在铅胁迫下展现出更强的生长优势，包括株高、根长、叶面积与生物量显著增加，同时维持更优的光合效率与叶绿素含量，幼苗抗氧化酶活性及非酶类抗氧化物水平显著提高，并能有效保持细胞亚结构完整性。尤为重要的是T-ATX烟草在根、茎、叶等部位的铅含量显著低于对照烟草株系，同时降低了铅在植物体内从根部向地上部的转运效率。多组学联合分析进一步揭示，T-ATX烟草植株多个与抗氧化防御、解毒通路、类胡萝卜素代谢、铅离子转运及植物激素信号传导相关的关键基因和代谢物均显著上调。该研究首次明确了在高等植物体内从头合成和富集的虾青素在缓解宿主铅毒性和促进植物健康生长的多层次协同作用机制，内源ATX不仅显著提高宿主的抗氧化性，而且还赋予宿主抵御Pb胁迫的新机制。据此，论文提出了通过ATX生物强化作物实现绿色防控重金属污染的可行策略，为农业可持续发展和健康安全农产品供给提供了理论和技术支撑。

介导T-ATX 烟草株系抵御Pb胁迫和消解Pb毒性的关键基因和代谢通路

论文第一作者为农学院硕士研究生杜仲阳（已毕业，科研助理），通讯作者为农学院薛金爱教授、李润植教授和中科院烟台海岸带研究所崔红利博士，合作作者包括农学院王晓丹和孙岩博士、硕士研究生梁梦静和刘义珍，以及季春丽和张春辉副教授等。该研究获国家重点研发计划项目（2021YFD1901105）、山西省重点科技项目（202101140601026-7）、国家自然科学基金（U23A20146；2476123）、山西农业大学与中国农科院青岛烟草所合作课题（2024QT043）等项目资助。