综述:植物激素在提高水稻重金属胁迫抗性中的作用:生理-分子调控机制、互作关系与展望

【字体: 时间:2025年06月20日 来源:Journal of Plant Growth Regulation 3.9

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  (编辑推荐)该综述系统阐述了植物激素(IAA、CK、ET、GA、ABA、BRs、JA、SLs)通过调控根系发育、光合作用、抗氧化系统等途径增强水稻重金属(HMs)抗性的分子机制,提出外源激素干预与基因工程是未来作物抗逆育种的重要策略。

  

重金属胁迫与植物激素的防御网络

重金属(HMs)污染对水稻的毒性效应表现为生长抑制、氧化应激及营养失衡。研究发现,传统植物激素如生长素(IAA)、细胞分裂素(CK)、脱落酸(ABA)与新兴激素如油菜素内酯(BRs)、茉莉酸(JA)通过协同或拮抗作用形成调控网络。例如,IAA通过激活AUX/IAA基因家族促进根系构型重塑,增强对HMs的物理阻隔;而ABA-ABF信号通路则通过激活超氧化物歧化酶(SOD)减轻氧化损伤。

激素介导的生理适应性

  1. 根系优化:外源BRs处理使水稻根毛密度提升40%,通过下调OsNRAMP5基因减少镉(Cd2+)吸收;
  2. 光合保护:JA通过上调OsPIL1转录因子维持叶绿体稳定性,使净光合速率提高25%;
  3. 解毒机制:ET与SLs共同诱导OsPCS1基因表达,促进植物螯合肽(PCs)合成以螯合砷(As3+)。

基因工程与未来方向

转基因水稻中过表达OsABCG36(IAA转运蛋白)可使籽粒铅(Pb)积累量降低62%。展望指出,基于激素互作的分子设计育种(如CRISPR编辑OsARF基因)是突破现有抗性瓶颈的关键。

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