甘蓝型油菜根颈限制镉向地上部转运的分子机制

【作者】 徐宏； 杨博士； 闫贵欣； 蔡光勤； 朱宗河； 余燕； 伍晓明； 张付贵； 周可金；

【机构】 安徽农业大学； 中国农业科学院油料作物研究所农业农村部油料作物生物学与遗传育种重点实验室；

【摘要】 【研究背景】土壤镉污染问题日益严重,相关农产品质量安全收到严重威胁。油菜是中国食用植物油的第一大来源,阐明其限制镉向上转运的分子机理,对培育食用安全品种意义重大。【材料与方法】本研究以35份籽粒镉含量变异较大的甘蓝型油菜种质资源为材料,探究镉在各个组织部位的时空分布,探寻限制镉向上积累的关键节点,并联合蛋白组和代谢组技术解析镉在关键限制节点转运机制。【结果与分析】在镉污染浓度为1.53 mg/kg的土壤条件下,35份材料籽粒中的镉浓度变异范围是0.164～0.517 mg/kg,结合镉在根系、茎秆、角果皮等组织部分的分布进行聚类分析,筛选到出地上部稳定高积累的材料TL030,和低积累材料TL001进行镉转运机制探究。在含40μM镉的水培条件下,两品种间根系向根颈中的镉迁移系数相近,TL030中从根颈向茎叶的镉迁移系数显著高于TL001,TL030地上部叶片的生长和光合作用受到显著的抑制作用,推测根颈是限制镉向油菜地上部转运的一个关键节点。分析两材料的根颈在镉处理前后的蛋白组和代谢组差异发现,差异表达蛋白和代谢物主要富集在氨基酸代谢通路上,尤其是含硫氨基酸的代谢。【结论】本研究结合大田和室内水培初步明确了根颈是限制镉向油菜地上部转运的一个关键节点,并解析了含硫氨基酸代谢途径与根颈中的镉转运密切相关,为培育低镉油菜新品种提供了新思路。更多还原