项目文章|首都师范大学研究团队揭示色氨酸预处理调整转录组和代谢组谱以减轻拟南芥中的镉毒性

镉(Cd) 对包括植物在内的所有生物体都具有剧毒，最近，植物幼苗的色氨酸(Trp)预处理被证明可以提高 Cd 耐受性。但潜在的机制在很大程度上仍然未知。

首都师范大学李沅秋为第一作者，祁晓廷为通讯作者在期刊 Journal of Hazardous Materials发表了一篇名为“ Tryptophan pretreatment adjusts transcriptome and metabolome profiles to alleviate cadmium toxicity in Arabidopsis”的文章，研究结果阐明了色氨酸预处理调整转录组和代谢组谱以减轻拟南芥中的镉毒性。

在这项研究中，作者使用拟南芥( Arabidopsis thaliana ) 来确定 Trp预处理的生理相关性在减轻植物 Cd 毒性方面，并以代谢途径为重点探索其分子机制。结果表明，Trp 预处理维持了生物量和根长，减轻了 Cd 诱导的脂质过氧化，减少了 Cd 向枝条的运输，最终提高了拟南芥幼苗对 Cd 的反应。

图2代谢组中的代谢产物及其分析

转录组和代谢组的综合分析进一步表明，Trp预处理减轻 Cd 毒性不仅通过一种已知的产生主要生长素吲哚-3-乙酸并维持其水平的机制，而且还通过两种以前未被认识的机制：增加面积和通过促进木质化进一步减少 Cd 的进入和微调来自含硫氨基酸代谢的 Cd 解毒产物来增强细胞壁的强度。

在本研究中，作者发现Trp预处理保持了拟南芥幼苗的生物量和根长，缓解了镉诱导的脂质过氧化，减少了镉向枝条的运输，最终提高了拟南芥幼苗对镉的防御能力。这些结果支持了Trp预处理对植物幼苗抗镉的积极作用。

进一步的研究表明，Trp预作用调节了与镉反应和解毒相关的三种代谢途径，包括IAA生物合成、木质素生物合成和含硫氨基酸代谢。在这些过程中，参与这些代谢途径的一些关键代谢基因受到Trp预处理的调节。这可以部分解释Trp预处理如何调节这些代谢途径。总之，Trp预治疗可以调节转录组和代谢组谱，以减轻拟南芥中的镉毒性。