研究揭示檸檬酸緩解鎘誘導(dǎo)水稻細(xì)胞氧自由基爆發(fā)的分子機(jī)制

　　近日，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測所重金屬生態(tài)毒理與污染修復(fù)創(chuàng)新團(tuán)隊揭示了外源補(bǔ)充檸檬酸緩解鎘誘導(dǎo)水稻細(xì)胞過氧化氫和超氧陰離子爆發(fā)的分子機(jī)制，為植物非生物脅迫防治提供理論依據(jù)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《化學(xué)圈（Chemosphere）》上。

 

　　鎘脅迫通常會使植物細(xì)胞氧自由基過量累積，引起細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化與膜結(jié)構(gòu)損傷，甚至導(dǎo)致植物正常生理代謝活動發(fā)生紊亂，對植物的生長發(fā)育造成影響。因此，減少水稻鎘累積以及維持細(xì)胞氧化還原穩(wěn)態(tài)是保障糧食安全生產(chǎn)亟需解決的科學(xué)問題。

 

　　該研究系統(tǒng)探究了外源檸檬酸緩解鎘誘導(dǎo)水稻細(xì)胞過量累積氧自由基的途徑及機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，鎘脅迫導(dǎo)致檸檬酸-谷氨酸調(diào)控過程的紊亂和抗氧化酶結(jié)構(gòu)的破壞是水稻細(xì)胞中超氧陰離子和過氧化氫爆發(fā)的重要原因。結(jié)果表明，外源補(bǔ)充檸檬酸可以提高水稻細(xì)胞重金屬螯合能力，恢復(fù)檸檬酸-谷氨酸正常代謝功能，從源頭避免過量氧自由基的產(chǎn)生，同時在檸檬酸與抗氧化酶之間形成穩(wěn)定的氫鍵避免鎘對酶結(jié)構(gòu)的破壞，提高抗氧化酶的活性，從而緩解鎘誘導(dǎo)水稻細(xì)胞氧自由基爆發(fā)。

 

　　該研究得到國家重點研發(fā)計劃課題、國家自然科學(xué)基金項目和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項目的支持。（通訊員 姚金玲）

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2023.138511