四川农业大学罗傲雪教授课题组在金钗石斛应对锌胁迫的解毒机制中取得新进展

近日，International Journal of Biological Macromolecules杂志在线发表了四川农业大学罗傲雪教授课题组题为“Tranome analysis reveals the role of polysaccharide biosynthesis in the detoxification of Dendrobium nobile under zinc stress”的研究文章。

金钗石斛（Dendrobium nobile Lindl.）是兰科石斛属多年生草本植物，具有极高的观赏价值。金钗石斛主要分布在中国的贵州赤水、四川泸州等地，这些地区存在较为严重的锌污染，影响了金钗石斛的生长、代谢以及药用品质。课题组前期研究（Fan et al., Plant Physiology and Biochemistry, 2021）发现，适量的锌（400 μmol/L）能促进金钗石斛的生长和主要药用成分（多糖、黄酮）的生物合成。但高浓度的锌（2000 μmol/L）使金钗石斛受到胁迫，这时金钗石斛中的锌多糖含量显著增加。为进一步了解金钗石斛对锌胁迫的解毒作用，课题组通过代谢组、转录组结合生理分析阐释其解毒机制。结果发现，在胁迫下，锌元素主要富集在根和叶中，与对照相比，金钗石斛根和叶的生物量分别下降了18.21%和49.22%（P<0.05）。同时，根中NPT、GSH和PCs的含量分别比对照显著增加48.8%、78.3%和45.4%。通过TEM分析测发现此时金钗石斛呈现典型的中毒症状。代谢组学分析表明，锌胁迫下金钗石斛的代谢产物主要富集于次生代谢产物的生物合成和碳水化合物代谢。Nova-seq结果发现PMR6和PECS-2.1、SS1和GLU3基因显著上调，导致金钗石斛中木聚糖、果胶、淀粉和其他多糖的生物合成增加。这些多糖可以与过量的锌形成“锌多糖”。同时，Glutathione metabolism中的GSTs显著上调，导致NPT、GSH和PC含量显著增加，以此来螯合过量的锌。这些锌复合物通过ABC转运蛋白转运到液泡中进行区室化，有效减轻了锌的损伤。研究结果可为药用金钗石斛的植物修复和药用品质提升等研究提供新的见解。

四川农业大学风景园林学院罗傲雪教授和四川农业大学林学院王刚教授为论文通讯作者，四川农业大学风景园林学院范益军副教授为第一作者，四川农业大学研究生李雪冰、马杰、刘媛媛、许尔雅参与了论文研究工作。该研究获得四川省科技计划项目、四川省国际合作项目资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.126406.

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