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4月8日，某研究所将NMT技术应用于钙信号研究，测试样品为小麦，测试指标为Ca2+，在旭月研究院完成实验。| 5月9号，某研究院将NMT技术应用于逆境生理领域，测试样品为黄瓜幼苗，测试指标为NO3-、NH4+，在旭月研究院完成实验。| 6月2号，某研究院将NMT技术应用于逆境胁迫领域，测试样品为棉花苗，测试指标为Ca2+、H+、K+、Na+、IAA，在旭月研究院完成实验。| 6月5号，某研究院将NMT技术应用于植物逆境领域，测试样品为苜蓿，测试指标为K+，在旭月研究院完成实验。| 6月9号，某研究所将NMT技术应用于水稻逆境领域，测试样品为水稻，测试指标为Na+、Ca2+，在中国科学院植物研究所完成实验。| 6月11号，某研究院将NMT技术应用于植物抗逆领域，测试样品为酵母细胞，测试指标为IAA，在旭月研究院完成实验。| 6月16号，某高校将NMT技术应用于昆虫研究，测试样品为昆虫，测试指标为Ca2+、K+，在旭月研究院完成实验。| 6月19号，某研究院将NMT技术应用于植物抗逆领域，测试样品为拟南芥，测试指标为Ca2+，在旭月研究院完成实验。|

JHM华南农大唐明组：NMT发现AM真菌对构树吸Cd影响呈低促高抑规律 为真菌介导菌根植物响应重金属胁迫的调控研究提供证据

 

基本信息

主题：NMT发现AM真菌对构树吸Cd影响呈低促高抑规律 为真菌介导菌根植物响应重金属胁迫的调控研究提供证据

期刊：Journal of Hazardous Materials

影响因子：13.6

研究使用平台：NMT重金属胁迫创新平台

标题：The alleviation mechanisms of cadmium toxicity in Broussonetia papyrifera by arbuscular mycorrhizal symbiosis varied with different levels of cadmium stress

作者：华南农业大学梁京威、王志豪、任颖、陈辉、胡文涛、唐明；中国科学院南海海洋研究所：江志坚

获奖情况：该成果获得2022-2023年度“中关村优秀NMT成果奖”一等奖

NMT文章作者点击申奖

 

检测离子/分子指标

Cd2+

 

检测样品

根成熟区（距根尖顶点5000μm的根表上的点）

 

供稿人简介

梁京威，华南农业大学林学与风景园林学院2021级博士研究生，围绕林木与丛枝菌根真菌共生情况下受重金属镉胁迫的调控机理等方向进行研究。

 

中文摘要

丛枝菌根（AM）真菌对构树镉（Cd）毒性的缓解仍未完全阐明。本研究探讨了不同水平Cd（0、30、90和270 mg kg-1 Cd）胁迫下异形根孢囊霉对构树生理生化特性及分子调控的影响。结果表明：（1）AM共生改善了构树在低和中等镉胁迫下的生长特性，促进了PSI和PSII反应；通过增强根部CAT、POD和SOD活性，提高了作为应对信号ROS水平，并维持ROS平衡。（2）高镉胁迫下AM共生促进AsA-GSH循环，减轻ROS过量对植物细胞的损伤。（3）AM真菌菌丝和孢子对镉的螯合作用，改变土壤镉的可利用性，增加土壤GRSP的含量。（4）菌根P吸收途径使更多的镉与叶片中的P结合，并在茎部储存P参与构树茎部的镉解毒。（5）非损伤微测技术(NMT)研究发现AM真菌增加了中等镉胁迫下根部镉离子的进入和吸收，抑制了高镉胁迫下镉的流入。AM真菌能够上调耐重金属运输相关基因以缓解中等镉胁迫下的镉毒性，并通过其他生理途径将镉毒性降低到中等水平，抑制与重金属运输相关基因的转录。因此，异形根孢囊霉对构树应对镉胁迫的共生效率取决于镉胁迫的程度，在低或中等镉胁迫下，共生效应表现为促进生长、光合性能、镉吸收和相关基因表达、ROS水平和抗氧化酶活性的增强。在高镉胁迫下，共生效应表现为减少镉吸收和相关基因表达、降低ROS水平，以及AM真菌结构和菌根P吸收途径中P补充增强了植物组织对镉的固定以应对高镉胁迫。研究结果为AM真菌介导菌根植物响应重金属胁迫的调控研究提供了新思路。

 

离子/分子流实验处理方法

构树实生苗土培3个月后，分别在0.01、0.5或2 mM的CdCl2的MS营养液中胁迫24h。

 

离子/分子流实验结果

通过非损伤微测技术测量接菌与不接菌构树根系在不同镉浓度处理24h后根系Cd2+吸收的速度，如图所示，在0和0.5 mM Cd浓度处理下，AM处理的构树根系Cd2+吸收速度均显著高于NM处理，且随着Cd浓度的增加，Cd2+吸收平均量也显著增加。而在2 mM Cd浓度处理下，AM处理的构树根系Cd2+吸收速度则显著低于NM处理，猜测是根系在高浓度重金属下所吸收Cd2+达到饱和，接菌处理开始抑制Cd2+吸收以帮助植物抵抗重金属胁迫。

 

图1. 不同浓度下构树根系根系成熟区吸收Cd2+速率，负值代表Cd2+吸收。

 

 

其他实验结果

  • AM共生改善了构树在低和中等镉胁迫下的生长特性，促进了PSI和PSII反应；通过增强根部 CAT、POD和SOD活性，提高了作为应对信号ROS水平，并维持ROS平衡。
  • 高镉胁迫下AM共生促进AsA-GSH循环，减轻ROS过量对植物细胞的损伤。
  • AM真菌菌丝和孢子对镉的螯合作用，改变土壤镉的可利用性，增加土壤GRSP的含量。
  • AM真菌能够上调耐重金属运输相关基因以缓解中等镉胁迫下的镉毒性，并通过其他生理途径将镉毒性降低到中等水平，抑制与重金属运输相关基因的转录。

 

结论

异形根孢囊霉对构树应对镉胁迫的共生效率取决于镉胁迫的程度，在低或中等镉胁迫下，共生效应表现为促进生长、光合性能、镉吸收和相关基因表达、ROS水平和抗氧化酶活性的增强。在高镉胁迫下，共生效应表现为减少镉吸收和相关基因表达、降低ROS水平，以及AM真菌结构和菌根P吸收途径中P补充增强了植物组织对镉的固定以应对高镉胁迫。

 

测试液

测试液A：0.1 mM KCl, 0.01 mM CdCl2, 0.3 mM MES, pH 5.8
测试液B：0.1 mM KCl, 0.5 mM CdCl2, 0.3 mM MES, pH 5.8
测试液C：0.1 mM KCl, 2.0 mM CdCl2, 0.3 mM MES, pH 5.8

 

NMT仪器信息

NMT重金属阻控机制分析仪


文章原文：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.132076

 

供稿：梁京威

编辑：叶斌，刘兆义

 

关键词：Cd2+；重金属胁迫；真菌；ROS；构树；根；植物类

 

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