综述：重金属胁迫下植物适应的分子机制：转录调控与多组学整合研究综述

《Plants》：Plant Responses to Heavy Metal Stress: Molecular Mechanisms, Transcriptomic Regulation, and Multi-Omics Integration in Crop Improvement

摘要

重金属污染对植物生长、产量和抗逆性构成严重威胁，因其会导致细胞稳态、氧化还原平衡、元素运输和代谢的复杂变化。本综述总结了当前对植物适应重金属胁迫的分子机制的理解，特别侧重于转录调控和组学方法。讨论了主要的解毒和防御机制，包括螯合与液泡区隔、抗氧化调节、激素信号传导和离子运输。特别关注了MAPK级联反应和转录因子在协调参与金属运输、氧化还原稳态维持和解毒的相关基因表达方面的作用。转录组学分析研究表明，植物响应具有显著的时序特异性、组织特异性和基因型特异性，并涉及参与运输、抗氧化防御、次级代谢和信号通路的基因重编程。与此同时，转录水平并不总能反映蛋白质和代谢过程的功能状态。因此，提出将转录组学与基因组学、表观基因组学、蛋白质组学、代谢组学以及单细胞和空间组学方法相结合，并辅以功能验证，作为鉴定提高作物对重金属污染耐受性的稳健分子标记和功能验证基因的关键方向。