农业生物技术学报

作者：张蕾, 全芮萍, 陈建福, 许明志, 崔国贤, 佘玮

单位：湖南农业大学 农学院/苎麻研究所,长沙 410128

关键词：植物螯合肽合成酶(PCS),镉,苎麻,功能分析,

基金：湖南省自然科学基金(2021JJ30341); 国家自然科学基金(31871673); 财政部和农业农村部国家现代农业产业技术体系-麻类产业技术体系

植物螯合肽合成酶(phytochelatin synthase, PCS)催化谷胱甘肽(glutathione, GSH)合成植物螯合肽(phytochelatins, PCs),在植物重金属解毒方面具有重要作用。植物PCS的重金属解毒功能因作物、品种和重金属胁迫程度的不同具有一定的差异性。苎麻(Boehmeria nivea)是南方重金属镉(Cd)污染土壤的替代种植作物,对重金属镉污染治理具有重要作用。为研究苎麻PCS响应重金属镉的分子机制,本研究将p426 GDP-BnPCS1酵母(Saccharomyces cerevisiae)表达载体分别转化至野生型与镉敏感型酵母中,结果表明,50~100 μmol/L Cd2+胁迫下转基因酵母表现出更强的镉耐受能力。将BnPCS1在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中过量表达,100 μmol/L Cd2+胁迫下转BnPCS1拟南芥的根长与生物量均高于野生型,过表达BnPCS1还增强了镉胁迫下拟南芥的抗氧化能力、GSH和PCs含量,以及AtPCS1、γ-谷氨酰半胱氨酸连接酶1 (γ-glutamate cysteine ligase 1, AtGCL1)、谷氨酸合成酶1 (glutamate synthase, AtGS1)、重金属ATP酶1 (heavy metal ATPase 1, AtHMA1）和ABC转运蛋白1 (ATP-binding cassette transporter 1, AtATM1)基因的转录水平。以上结果表明BnPCS1能积极响应镉胁迫,增强苎麻镉耐受能力。本研究为苎麻耐镉分子育种提供了参考。

来源：2023年第9期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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