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多倍體與鋅納米顆粒通過調節抗氧化劑和轉運蛋白來增強植物對鎘的耐受性
《Plant Cell Reports》：Polyploidy and zinc nanoparticles enhanced cadmium tolerance by regulating antioxidants and transport proteins
【字體： 大 中 小 】 時間：2026年03月02日 來源：Plant Cell Reports 4.5
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鎘脅迫下多倍體水稻T42通過增強抗氧化系統、減少鎘積累及調控轉運蛋白，配合鋅納米顆粒補充顯著緩解毒性，基因表達差異揭示代謝與應力響應機制。
多倍體水稻通過增強抗氧化活性、減少鎘（Cd）積累以及調節金屬轉運蛋白來表現出更強的耐鎘性，而鋅納米顆粒則進一步減輕了鎘的毒性并調控了應激響應基因。
鎘（Cd）污染對水稻生產構成了嚴重威脅，因為它會抑制植物的生長和產量。為了研究鎘耐受機制，我們比較了二倍體水稻（E22）及其多倍體對應品種（T42）在鎘脅迫（土壤中鎘濃度為50 mg kg?1）下的表現，同時考慮了是否添加鋅（土壤中鋅濃度為25 mg kg?1）。暴露于鎘后，E22的植株重量和結實率下降了7.8%，而T42的植株重量僅下降了4.71%，這表明T42對鎘毒性的耐受性更強。此外，在多種組織中，T42的鎘積累量明顯較低。在鎘脅迫下，T42體內的過氧化氫（H?O?）和丙二醛（malondialdehyde）水平較低，同時抗氧化活性增強，表現為過氧化物酶、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase）、過氧化氫酶（catalase）和谷胱甘肽（glutathione）活性升高。T42中更完整的細胞器可能有助于其提高的鎘耐受性。值得注意的是，添加ZnO納米顆粒后，無論是二倍體還是多倍體水稻的鎘積累量都減少了。轉錄組分析顯示，在鋅處理下，T42中與淀粉代謝相關的基因（OsISA1和OsISA2）表達增強，而微管蛋白基因（OsTB16和OsTB50也表達增強。相比之下，與光合作用相關的基因在E22和T42之間存在顯著差異，這表明兩者采用了不同的適應策略，E22在脅迫下的光合作用受到抑制。總體而言，這些發現表明多倍體水稻通過協調調節微管蛋白、金屬轉運蛋白和抗氧化系統，從而增強了其對鎘脅迫的抵抗力，而ZnO納米顆粒進一步減輕了鎘的毒性。
多倍體水稻通過增強抗氧化活性、減少鎘積累以及調節金屬轉運蛋白來表現出更強的耐鎘性，而鋅納米顆粒則進一步減輕了鎘的毒性并調控了應激響應基因。
鎘（Cd）污染對水稻生產構成了嚴重威脅，因為它會抑制植物的生長和產量。為了研究鎘耐受機制，我們比較了二倍體水稻（E22）及其多倍體對應品種（T42）在鎘脅迫（土壤中鎘濃度為50 mg kg?1）下的表現，同時考慮了是否添加鋅（土壤中鋅濃度為25 mg kg?1）。暴露于鎘后，E22的植株重量和結實率下降了7.8%，而T42的植株重量僅下降了4.71%，這表明T42對鎘毒性的耐受性更強。此外，在多種組織中，T42的鎘積累量明顯較低。在鎘脅迫下，T42體內的過氧化氫（H?O?）和丙二醛（malondialdehyde）水平較低，同時抗氧化活性增強，表現為過氧化物酶、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase）、過氧化氫酶（catalase）和谷胱甘肽（glutathione）活性升高。T42中更完整的細胞器可能有助于其提高的鎘耐受性。值得注意的是，添加ZnO納米顆粒后，無論是二倍體還是多倍體水稻的鎘積累量都減少了。轉錄組分析顯示，在鋅處理下，T42中與淀粉代謝相關的基因（OsISA1和OsISA2）表達增強，而微管蛋白基因（OsTB16和OsTB50也表達增強。相比之下，與光合作用相關的基因在E22和T42之間存在顯著差異，這表明兩者采用了不同的適應策略，E22在脅迫下的光合作用受到抑制。總體而言，這些發現表明多倍體水稻通過協調調節微管蛋白、金屬轉運蛋白和抗氧化系統，從而增強了其對鎘脅迫的抵抗力，而ZnO納米顆粒進一步減輕了鎘的毒性。
