文章信息
文章题目：Integrated transcriptomic and metabolomic analysis reveals the molecular mechanisms of cadmium stress response in rapeseed (Brassica napus L.): Insights into glutathione and sulfur metabolism pathways
文章主题：转录组与代谢组整合分析揭示油菜（Brassica napus L.）镉胁迫响应的分子机制 —— 谷胱甘肽与硫代谢通路的作用解析
发表期刊：Industrial Crops & Products
作者信息：江汉大学生命科学学院植物营养与逆境生物学万何平副教授团队
组学技术：转录组测序、非靶代谢组学
研究背景
镉作为土壤中易溶解且有毒的重金属污染物，属于植物非必需元素，因化学性质与铁、锌等必需营养元素相似，易被植物根系吸收，且会通过食物链在动物和人体内富集，危害人体健康；同时，镉胁迫会抑制油菜（全球重要油料作物，其籽油因优质广受认可）的生长发育，显著降低其产量和品质，但目前油菜响应镉胁迫的分子机制尚未明确。近年来，转录组和代谢组相关技术快速发展，多组学分析已成为揭示植物应对镉胁迫分子机制的有效手段，且在水稻、白三叶草等植物中已发现苯丙烷生物合成、谷胱甘肽（GSH）代谢等通路与镉毒性缓解相关，基于此，本研究旨在通过转录组和代谢组整合分析，探究油菜对镉胁迫的响应机制，为培育耐镉油菜品种提供理论基础。
研究思路
研究结论
本研究通过整合转录组与代谢组的综合分析，探究了油菜镉耐受性的分子机制。结果显示，镉胁迫下，根系中苯丙烷生物合成、谷胱甘肽（GSH）代谢及 ABC 转运蛋白通路显著被激活，而地上部分中 MAPK 信号通路与 GSH 代谢通路显著上调。此外，随着镉浓度升高，GSH 代谢相关基因的表达水平逐渐上升，而硫代葡萄糖苷（GSL）生物合成相关基因的表达水平逐渐下降，表明镉胁迫重塑了油菜体内的硫分配模式。进一步实验表明，过表达 BnaMYB28 基因可通过改善硫代谢和 GSH 代谢，增强油菜的镉耐受性。这些发现不仅加深了我们对油菜响应镉胁迫机制的理解，还为改良油菜镉耐受性提供了新策略。
