镉胁迫下龙葵细胞壁果胶的结构变化与镉固定机制探秘:解锁植物抗镉新密码

【字体: 时间:2025年05月14日 来源:Plant and Soil 3.9

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  为探究果胶在细胞壁固定镉(Cd)中的作用机制,研究人员设置 50 和 100 μM 两种 Cd 浓度,研究龙葵(Solanum nigrum L)根和叶细胞壁果胶的生理反应及结构变化。结果发现 Cd 胁迫诱导果胶产生羟基和羧基,其结构变化影响 Cd 固定,为植物抗镉研究提供依据。

  果胶在细胞壁固定镉(Cd)过程中发挥着关键作用,其分子结构对固定能力影响显著。本研究设置了两种镉浓度(50 μM 和 100 μM),旨在探究镉胁迫下超积累植物龙葵(Solanum nigrum L)根和叶细胞壁中果胶的结构修饰,以及镉固定的潜在机制。
研究结果显示,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和 X 射线光电子能谱仪(XPS)分析发现,镉胁迫能够诱导果胶中产生大量的游离羟基和羧基。这些羟基和羧基可能源于果胶酶(PG)和果胶甲酯酶(PME)的修饰作用,很可能是果胶固定镉的主要位点。此外,研究还对果胶的结构进行了表征。随着镉胁迫程度的增加,同型半乳糖醛酸聚糖(HG)的比例以及果胶的线性度都有所上升。增多的 HG 可通过 “蛋盒” 等结构增强对镉的固定作用,这表明果胶的结构变化在其固定镉的过程中同样扮演着重要角色。

综上所述,在 0 - 100 μM 的镉浓度范围内,叶片中的果胶倾向于通过增加 HG 成分比例和果胶线性度来固定镉;而在根部,PME 酶活性和 HG 成分的变化也会对果胶固定镉的能力产生影响。

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