木质素的生物合成在馒头柳耐镉中的作用研究取得了重要进展

近日，中国林科院亚林所林木分子生物学研究组在《Journal of Hazardous Materials》发表题为《Molecular insights into lignin biosynthesis on cadmium tolerance: morphology, transcriptome and proteome profiling in Salix matsudana》（IF14.224）的研究论文。研究结果将为进一步阐明木本植物耐镉的分子机制奠定基础，为重金属污染土壤的植物修复提供了一条新的途径。
镉(Cd)是自然环境中毒性最强的重金属之一。植物修复是Cd污染土壤修复中最常用的技术。馒头柳(Salix matsudana var. matsudana f. umbraculifera Rehd.)是一种高Cd积累和耐镉的柳树，在Cd胁迫下生长不受抑制。因此，在Cd污染土壤修复中具有较大的实际应用价值。了解木本植物耐Cd的分子机制，为植物修复Cd污染提供了宝贵的资源。
该研究利用转录组和蛋白质组联合分析以及形态分析来探索馒头柳与Cd耐性有关的分子证据。Cd主要积累在细胞壁，细胞壁上的官能团参与镉的络合，镉胁迫后根木质部细胞壁显着增厚。从转录学和蛋白质组联合分析证明了苯丙烷生物合成是响应Cd胁迫的关键途径。在此途径中，Cd胁迫下根系木质素生物合成基因或蛋白表达显著上调，木质素含量显著增加。两个受Cd诱导的基因SmCAD7和SmCCR1显著提高了转基因杨树愈伤组织的木质素含量，增强了对Cd的耐性。这些结果将为进一步阐明木本植物耐Cd的分子机制奠定基础，并为植物修复Cd污染提供有价值的途径。
本研究获得“十四五”国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目的资助。亚林所于淼博士研究生、卓仁英研究员为共同第一作者，山东农业大学李际红教授和亚林所韩小娇副研究员为共同通讯作者。
韩小娇 中国林科院亚林所 2022-09-13

关键词 木质素  生物合成  馒头柳  镉  木本植物耐镉  分子机制  重金属污染土壤  植物修复