南京农业大学赵方杰团队综述植物重金属/类金属毒性和解毒的分子机制

以下文章来源于JIPB ，作者JIPB

由于人类活动的加剧，土壤重金属污染是世界范围内日益严重的问题。土壤重金属污染可导致植物生长受到抑制，有毒重金属在作物可食部位过量积累还会影响农产品质量安全和人体健康。植物从土壤中吸收多种微量重金属/类金属元素，其中一些元素如铜、锌、镍是植物生长必需的，但在植物体内过量积累也会产生毒性；而其他一些元素如砷、镉、铅、汞是植物生长非必需的，在相对较低的浓度下具有较强的生物毒性。了解重金属的植物毒性机制以及植物对重金属胁迫的反应，对于改善重金属污染土壤中植物的生长和农产品安全至关重要。植物中过量重金属的积累会导致氧化应激、基因毒性、细胞程序性死亡和多种生理过程的紊乱。植物已经进化出多种策略，例如通过细胞壁结合、胞内络合、液泡隔离、外排和转移来解毒重金属。同时，在受到重金属胁迫的植物中，也涉及多种信号转导途径和调节反应。

JIPB近日在线发表了赵方杰课题组题为“Molecular mechanisms underlying the toxicity and detoxification of trace metals and metalloids in plants”的特邀综述文章（https://doi.org‍/10.11‍11‍/j‍i‍pb.‍13440）。该论文系统介绍了重金属的植物毒性、植物解毒和调控的分子机制方面的最新研究进展，并探讨了提高植物对重金属胁迫的抗性和降低作物可食部位有毒金属积累的策略。

图1植物抵抗重金属毒性的机制

论文开篇简要介绍了不同重金属元素对植物产生毒性的浓度范围与影响因素，以及植物根系吸收重金属的分子机制，并从植物生理表型、氧化应激反应、基因毒性和细胞程序性死亡四个层面总结了重金属的植物毒性机制。接下来总结了植物解毒重金属的主要机制，包括细胞壁结合、胞内小分子配体络合、液泡区隔、外排和转移等几种途径及参与其中的关键基因（图1）。论文进一步从信号转导、转录调控、翻译后修饰和表观遗传调控的角度讨论了植物响应重金属胁迫的调控机制。最后，论文探讨了通过遗传改良手段提高植物对重金属胁迫的抗性和降低作物可食部位有毒金属积累的策略。

唐仲副教授为该论文的第一作者，赵方杰教授为通讯作者，博士生王汉卿、青年研究员陈杰、常家东参与了该论文的写作。该工作得到了国家自然科学基金和江苏省重点研发计划等项目的资助。

转自：“iPlants”微信公众号

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