整合生理学、转录组学和代谢组学数据的分析揭示了丙酸在缓解小麦（Triticum aestivum L.）镉毒性中的作用机制

《Journal of Agricultural and Food Chemistry》：Integrative Network Analysis of Physiological, Transcriptomic, and Metabolomic Profiles Reveals the Mechanism of Propionic Acid-Mediated Alleviation of Cadmium Toxicity in Wheat (Triticum aestivum L.)

镉中毒可通过外源丙酸缓解，其机制涉及激活BCAA代谢和SA信号增强抗氧化能力，通过H2O2和ABA信号通路上调HSP20和HSP70表达，促进细胞壁合成与镉固定，关键代谢物sedoheptulose和rhamnose进一步强化镉束缚。

　　

镉（Cd）是一种普遍存在的有毒金属，会对植物的生长和产量产生显著的负面影响。外源丙酸（PA）的施用显著减轻了小麦幼苗中的镉毒性。根据生理分析，在20 μM镉处理条件下，外源10 μM丙酸处理使地上部分的镉积累减少了36.29%，根部减少了25.79%。整合转录组学和代谢组学分析表明，丙酸通过激活支链氨基酸（BCAA）代谢和水杨酸（SA）信号通路来增强植物的抗氧化能力。此外，丙酸还通过H₂O₂信号通路上调TaHSP20的表达，促进果胶的合成和去甲基化，从而改善细胞壁对镉的螯合作用。同时，丙酸还能激活脱落酸（ABA）信号通路，诱导TaHSP20和TaHSP70的表达，增强细胞壁的生物合成并促进镉的隔离。关键代谢物如庚酮糖和鼠李糖可能进一步有助于将镉离子（Cd²⁺固定在细胞壁内。这些发现揭示了丙酸缓解镉毒性的系统性机制，为提高农业生态可持续性提供了新的策略。