PscCYP716A1介导的油菜素内酯生物合成增强杨树铅耐受性与富集能力及其生理机制研究

本研究通过基因工程手段揭示杨树PscCYP716A1基因通过调控油菜素内酯（BR）合成通路，显著提升植物对铅（Pb）胁迫的耐受性。该基因通过增强抗氧化酶系统（SOD/APX/POD）活性、促进螯合物（如植物螯合肽PCs）合成及减少活性氧（ROS）积累，协同提高Pb富集能力，为重金属污染土壤的植物修复提供了关键靶点和理论依据。

　　

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Materials

实验材料为84K杨（Populus 84K），由四川农业大学提供。组培苗在木本植物培养基（WPM）中于22°C、16小时光照/8小时黑暗循环（150 μmol m^?2s^?1）、70%湿度条件下培养。每升WPM培养基含：2.42 g WPM基础盐、30 g蔗糖、0.56 g四水合硝酸钙和7.0 g琼脂，灭菌前用1 mM NaOH调节pH至5.8±0.1。

Acquisition of transgenic plants and expression of PscCYP716A1gene

为探究PscCYP716A1功能，我们构建了该基因的过表达和RNA干扰载体（图1B、C）。通过PCR筛选获得4株阳性过表达杨树和4株RNAi杨树（图1D、E）。定量分析显示，过表达株系OE-13和OE-42中基因表达水平显著高于野生型（WT），而RNAi株系Ri-33和Ri-23表达量显著降低（图1F、G）。

Discussion

城市土壤铅污染是严峻的环境问题。本研究首次证实PscCYP716A1能增强杨树对Pb的耐受性、富集能力和转运效率，初步揭示了该基因调控Pb污染修复的生理网络。结果表明，PscCYP716A1不仅通过BR合成途径协调抗氧化防御与金属螯合，还为Pb污染土壤修复提供了新策略。

Conclusion

研究比较了WT与PscCYP716A1过表达杨树在Pb胁迫下的生长表现，发现该基因通过介导BR生物合成增强Pb耐受性与富集能力，其机制涉及抗氧化防御和金属螯合的协同调控。本研究为Pb污染土壤修复提供了新思路，并为培育高铅富集林木品种提供了关键基因靶点。