半乳糖醇合酶1（AtGolS1）通过调控磷酸盐稳态增强拟南芥敏感生态型Slavi-1对砷酸盐的抗性

本研究揭示了拟南芥半乳糖醇合酶基因AtGolS1通过调控磷酸盐（Pi）转运系统（如PHT1;1/PHT1;4）和解毒基因（ABCC1/ABCC2），降低砷（As）吸收与氧化应激（ROS），从而增强植物对砷酸盐[As(V)]及低磷复合胁迫的抗性机制。

　　

Differential response of Col-0 and Slavi-1 towards As(V) and Low Pi+As(V)

为探究拟南芥生态型Col-0和Slavi-1对砷酸盐[As(V)]胁迫的差异耐受性，研究人员评估了在添加低磷（Low Pi）、50 μM As(V)及其复合胁迫的MS培养基中培养10天幼苗的根生长。对照条件下，Col-0和Slavi-1根生长相近；但50 μM As(V)处理使Slavi-1根长抑制达30%，而Col-0仅约10%。低磷+As(V)复合胁迫下，Slavi-1根长减少超50%，Col-0仅20%，表明Col-0具有显著胁迫抗性。

Discussion

棉子糖家族寡糖（RFOs）如半乳糖醇和棉子糖作为渗透保护剂和植物防御机制的作用已被广泛探索，但其介导胁迫耐受的分子机制仍未完全阐明。本研究提供了分子证据：在低磷和As(V)胁迫下差异表达于耐性生态型Col-0和敏感型Slavi-1之间的AtGolS1基因，通过调控磷酸盐稳态和砷积累来调节胁迫响应。

Conclusions

总之，砷（As）在作物可食部位的积累对植物生产力和人类健康构成严重风险。在好氧土壤中，As(V)与必需磷（Pi）竞争，导致磷缺乏和胁迫。本研究利用拟南芥揭示了对As(V)及低磷+As(V)复合胁迫耐受的新机制。我们发现，驱动半乳糖醇合成的AtGolS1不仅减轻ROS，还限制As(V)吸收。在砷敏感型Slavi-1中过表达AtGolS1增强了根和地上部生长，降低了Pi转运蛋白表达和砷积累，同时上调了液泡 sequestration 解毒基因。这些发现为开发低砷积累作物提供了新策略。

Statement of Environmental Implication

砷毒性引发植物严重氧化应激，损伤DNA、RNA和蛋白质。砷酸盐[As(V)]与磷酸盐（Pi）结构相似，破坏关键过程并导致地上部磷耗尽，引起发育缺陷和产量损失。识别新的耐受机制至关重要。利用拟南芥自然变异，我们揭示棉子糖家族寡糖（RFOs）通过调控磷吸收减少As(V)吸收，这一见解有助于培育砷安全作物，减轻环境与农业健康风险。