镉胁迫下谷子（Setaria italica）生理与分子响应的系统解析：为作物抗镉机制解锁新视角

为探究谷子（Setaria italica）对镉（Cd）胁迫的生理和分子响应，研究人员用 0、250 或 500 μM Cd2?处理幼苗 1 - 3 天。结果显示，Cd 胁迫导致形态、生理、超微结构改变，转录组变化及 SiNRAMP5、SiNRAMP8 上调，为相关研究提供新见解。

　　谷子（Setaria italica）是全球分布的作物，富含必需营养物质，是重要的食物和饲料来源。然而，其生长和产量正日益受到镉（Cd）污染的威胁。在本研究中，为了探究谷子对 Cd 胁迫的生理和分子响应，研究人员用 0、250 或 500 μM Cd²?处理幼苗 1 天、2 天或 3 天，系统分析了它们的形态、生理、超微结构和分子响应。结果显示出明显的形态变化，包括叶片变暗、活力下降和地上部分矮化，且在更高 Cd 浓度下影响更严重。值得注意的是，Cd 胁迫导致地上部分和根部的脯氨酸含量、相对电导率和丙二醛水平显著增加，同时伴随着抗氧化酶（如过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT））活性的剧烈变化。超微结构分析进一步揭示了严重的细胞损伤，表现为叶片中叶绿体扭曲和根尖萎缩。转录组分析鉴定出地上部分和根部的差异表达基因，这些基因在氧化应激反应、光合作用和金属离子运输相关途径中显著富集。此外，全基因组分析在谷子中鉴定出 8 个 SiNRAMP 基因，其中 SiNRAMP5 和 SiNRAMP8 在 Cd 处理下，地上部分和根部均显著上调。这些发现为谷子对 Cd 胁迫的生理、超微结构和分子响应提供了新的见解，并突出了 SiNRAMP 在 Cd 解毒和耐受机制中的潜在作用。