整合生理组学、转录组学和代谢组学技术，研究蓝金银花在镉胁迫下的解毒机制

《Plant and Soil》：Integration of physiomics, transcriptomics and metabolomics to study the detoxification mechanism of blue honeysuckle under cadmium stress

蓝果忍冬根系在镉胁迫下通过抗氧化系统（SOD、POD、CAT活性提升）、代谢重编程（谷胱甘肽及苯丙素生物合成关键代谢物上调）及转录因子（WRKY、AP2/ERF、Tify家族）协同调控实现抗逆。

　　

摘要

背景

镉（Cd）是一种高毒性和移动性强的重金属污染物，容易被植物吸收，并会引发氧化应激，严重阻碍植物的生长和发育。蓝金银花（Lonicera caerulea L.）是一种具有较强抗逆性的木本植物，在非生物胁迫条件下表现出显著的耐受性；然而，其应对镉的分子机制目前仍不甚明了。

目的

本研究旨在系统探讨蓝金银花根系在镉胁迫下的生理、转录组学和代谢组学反应，以阐明其耐镉性的分子机制。

方法

采用水培实验方法来研究蓝金银花根系在镉胁迫下的响应特征。测量了包括抗氧化酶活性、脂质过氧化以及渗透调节物质含量在内的生理参数。随后进行了转录组测序和代谢组分析，并通过整合多组学分析来确定关键通路和调控网络。

结果

镉处理显著改变了抗氧化酶（超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶）的活性、丙二醛的含量以及渗透调节物质（可溶性糖、脯氨酸和谷胱甘肽）的水平，表明植物激活了多层次的防御机制来减轻氧化损伤。转录组分析发现WRKY、AP2/ERF-ERF和Tify等转录因子家族的表达显著上调。代谢组分析发现，在镉胁迫下有八种代谢物积累量增加。综合分析表明，植物信号传导、谷胱甘肽代谢和苯丙素生物合成在蓝金银花的抗镉性中起着核心作用。

结论

蓝金银花通过抗氧化系统、转录重编程和代谢重塑等协调防御策略来应对镉胁迫。其中，谷胱甘肽代谢和苯丙素生物合成是该物种耐镉性的关键途径。