基于多组学分析水生蔬菜豆瓣菜对镉胁迫逆境的响应

摘要

【目的】探讨豆瓣菜对Cd胁迫的分子响应机制，为减轻豆瓣菜Cd危害和促进植物抗重金属研究提供参考。【方法】以水培豆瓣菜幼苗为材料，设置0,0.2,0.8,3.2,12.8 mg/L CdCl2处理，筛选适宜Cd胁迫质量浓度，并考察其对相关生长生理指标、代谢物含量及基因表达的影响。【结果】(1)在适宜质量浓度（0.8 mg/L CdCl2）Cd胁迫下，豆瓣菜植株的生物量和光合作用受到显著抑制，S含量显著减少，而Cd、Fe、Mn、K和Ca含量显著增加；POD和SOD活性显著下降，而MDA含量显著上升；根部维管束面积减小，细胞壁增厚及胞内质体、线粒体受损。(2)Cd胁迫下调MAPK信号通路相关基因（133个）和苯丙烷类合成途径相关基因（104个）表达，抑制应激响应和细胞壁强化；同时抑制糖酵解/糖异生途径基因表达，影响能量代谢；但同时促进过氧化物酶体相关基因表达上调，减轻氧化损伤。(3)Cd胁迫抑制植株糖酵解及淀粉和蔗糖代谢途径相关代谢物合成。【结论】0.8 mg/L CdCl2胁迫显著抑制豆瓣菜的生长和光合作用。Cd通过抑制抗氧化系统活性及碳代谢通路相关酶基因的表达，影响碳代谢产物的积累，最终阻碍豆瓣菜的生长。

关键词

豆瓣菜 / 镉胁迫 / 糖酵解/糖异生途径 / 过氧化物酶体途径