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基本信息
主題：NMT發(fā)現(xiàn)富氫水可以提升Zn抑制植物實(shí)時(shí)Cd吸收的效果
期刊：Journal of Hazardous Materials
影響因子：9.038
研究使用平臺(tái)：NMT重金屬創(chuàng)新平臺(tái)
標(biāo)題：IRT1and ZIP2were involved in exogenous hydrogen-rich water-reduced cadmium accumulation in Brassica chinensisand Arabidopsis thaliana
作者：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)崔瑾、吳雪
檢測(cè)離子/分子指標(biāo)
Cd2+
檢測(cè)樣品
① 小白菜根伸長區(qū)（距根尖600 μm根表上的點(diǎn)）和成熟區(qū)（距根尖1600 μm根表上的點(diǎn)）
?、?擬南芥根伸長區(qū)（距根尖200 μm根表上的點(diǎn)）和成熟區(qū)（距根尖600 μm根表上的點(diǎn)）
中文摘要（谷歌機(jī)翻）
通過Cd（鎘）濃度，Cd2+熒光染色，NMT（非損傷微測(cè)技術(shù)）對(duì)Cd吸收進(jìn)行分析，結(jié)果表明，HRW（hydrogen-rich water，富氫水）在降低小白菜幼苗根部對(duì)Cd的吸收方面具有顯著的積極作用。BcIRT1（鐵調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1）和BcZIP2（鋅調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2）是小白菜中主要的Cd轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，但它們?cè)贖RW減少Cd吸收過程中的作用仍然未知。本研究驗(yàn)證了IRT1和ZIP2在白菜和擬南芥中HRW減少Cd吸收中的功能。在擬南芥中的異源和同源表達(dá)表明，HRW顯著降低了野生型（Col-0）和轉(zhuǎn)基因擬南芥IRT1和ZIP2中的Cd含量，但irt1和zip2突變體除外。NMT檢測(cè)表明，HRW不僅降低了Cd2+在WT和轉(zhuǎn)基因株系根部的內(nèi)流，而且增強(qiáng)了Zn和Cd之間的競爭。綜合來看，HRW誘導(dǎo)的植物Cd積累減少可能是通過抑制BcIRT1和BcZIP2的表達(dá)，影響B(tài)cIRT1和BcZIP2對(duì)離子吸收的偏好性導(dǎo)致的。
離子/分子流實(shí)驗(yàn)處理方法
預(yù)處理
① 2日齡小白菜幼苗在0、50% HRW中處理1 d
② 15-17日齡擬南芥幼苗在0、50% HRW中處理1 d
實(shí)時(shí)處理
6.25 μM/L FeSO4 或7.5 μM/L ZnSO4實(shí)時(shí)處理10日齡擬南芥幼苗
離子/分子流實(shí)驗(yàn)結(jié)果
HRW預(yù)處理使小白菜根伸長區(qū)和成熟區(qū)Cd2+流速分別降低了21.01%和31.97%（圖1）。
圖1. 50 μM Cd處理下HRW預(yù)處理對(duì)小白菜根部伸長區(qū)（A, C, E）和成熟區(qū)（B, D, F）Cd2+流速的影響
研究發(fā)現(xiàn)，除irt1-和zip2-突變體外，HRW預(yù)處理顯著降低了擬南芥根伸長區(qū)Cd2+內(nèi)流（圖2）。HRW使WT和IRT1-和ZIP2-轉(zhuǎn)基因擬南芥（圖2G, H）的Cd2+平均內(nèi)流速率從30.34 %顯著降低到34.91 %。
圖2. 50 μM Cd處理下HRW預(yù)處理對(duì)轉(zhuǎn)基因擬南芥根伸長區(qū)Cd2+流速的影響
為了闡明Cd與Fe或Zn的相互關(guān)系，使用NMT技術(shù)對(duì)實(shí)時(shí)Fe2+或Zn2+處理下擬南芥根（距根尖200 μm）Cd2+流速進(jìn)行了檢測(cè)。無論有無HRW預(yù)處理，F(xiàn)e2+的加入都急劇減少了Cd2+的內(nèi)流，這可能是由于它們?cè)诟滴针x子過程中的相互競爭所致（圖3A）。在ZIP2型株系中，Zn2+顯著減少了Cd2+的內(nèi)流（圖3B）。此外，進(jìn)一步分析了由于添加鐵或鋅引起的Cd2+流速的降低率。結(jié)果表明，HRW預(yù)處理不會(huì)影響Cd2+和Fe2+之間的競爭關(guān)系（圖3C）。但添加Zn2+時(shí)，37 %的HRW預(yù)處理顯著降低了Cd2+流速（圖3D）。這表明HRW處理后，更多的Zn2+被轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白吸收，從而降低了對(duì)Cd2+的吸收。
圖3. 實(shí)時(shí)Fe2+或Zn2+處理對(duì)有無HRW預(yù)處理的擬南芥根系Cd2+流速的影響
其他實(shí)驗(yàn)結(jié)果
HRW緩解了50 μM Cd脅迫對(duì)白菜生長的抑制作用?！ ?/p>
HRW抑制了白菜對(duì)Cd的吸收能力，最終導(dǎo)致Cd積累量降低。
HRW抑制BcIRT1和BcZIP2的轉(zhuǎn)錄水平?！ ?br/>
HRW緩解了Cd對(duì)轉(zhuǎn)基因擬南芥的毒性?！ ?br/>
HRW降低了轉(zhuǎn)基因擬南芥的Cd積累?！ ?br/>
HRW降低轉(zhuǎn)基因植物鐵的濃度、提高鋅的濃度。
結(jié)論
本研究為闡明HRW降低白菜Cd積累的分子機(jī)制提供了新的見解。HRW能夠降低參與Cd吸收的BcIRT1和BcZIP2的轉(zhuǎn)錄水平。此外，HRW還可影響Cd暴露下白菜和擬南芥中Fe和Zn的積累，改變Zn和Cd之間的競爭力。雖然HRW直接通過何種途徑調(diào)控BcIRT1和BcZIP2尚不清楚，但本研究證實(shí)了BcIRT1和BcZIP2在HRW抑制Cd積累中的作用，這對(duì)闡明HRW在植物脅迫應(yīng)答中的生理功能具有指導(dǎo)意義。
測(cè)試液
50 μM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.3 mM MES, pH 6.0
關(guān)鍵詞：鎘；HRW；BcIRT1；BcZIP2；離子吸收
