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EP南农沈文飚:NMT发现H2S可提升CH4抑制紫花苜蓿吸Cd效果

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[成果与文献分享]

EP南农沈文飚:NMT发现H2S可提升CH4抑制紫花苜蓿吸Cd效果

 楼主| xuyue_2017 发表于 2021-5-31 16:56  
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本帖最后由 xuyue_2017 于 2021-5-31 17:03 编辑

基本信息
主题:NMT发现H2S可提升CH4抑制紫花苜蓿吸Cd效果
期刊:Environmental Pollution
影响因子:6.792
研究使用平台:NMT重金属创新平台
标题:Methane control of cadmium tolerance in alfalfa roots requires hydrogen sulfide
作者:南京农业大学沈文飚、Xinghao Yang

检测离子/分子指标
Cd2+
检测样品
紫花苜蓿根伸长区(距根尖顶端500 μm根表上的点)


中文摘要(谷歌机翻)


硫化氢(H2S)是响应重金属胁迫的气态信号,而最普遍的温室气体甲烷(CH4)则赋予镉(Cd)耐受性。本研究评估了CH4和H2S调控紫花苜蓿(Medicago sativa)Cd耐受性的因果关系。本研究结果表明,CH4的加入不仅加剧了H2S代谢,而且减缓了Cd对紫花苜蓿幼苗生长的抑制作用,这与缓解根系组织氧化还原失衡和细胞死亡的作用是并行的。在去除内源H2S后,无论是在亚牛磺酸(HT;H2S清除剂)还是DL炔丙基甘氨酸(PAG;H2S生物合成抑制剂)存在下,根中都没有观察到上述结果。利用原位非损伤微测技术(NMT)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)证实了H2S参与CH4抑制Cd在根部的内流和积累,这可以通过重新建立谷胱甘肽(GSH)库(还原型/氧化型GSH和同型谷胱甘肽)稳态和促进抗氧化防御来解释。总的来说,本文的研究结果清楚地揭示了H2S在CH4下游起作用,增强了对Cd胁迫的耐受性,这对基础和应用植物生物学都有重要意义。


离子/分子流实验处理
4日龄紫花苜蓿分别在1.30 mM CH4、100 mM NaHS、1 mM HT和2 mM PAG中处理6 h,然后100mM CdCl2 处理72 h。



离子/分子流实验结果

进一步利用NMT监测根尖Cd2+流速。当幼苗暴露在未经Cd处理的Cd测试液中时,Cd在根尖的内流速率先增大,随后减小到一定水平并保持相对稳定(图1D, E)。当幼苗的根尖在Cd测试液中预平衡30 min后,可以清楚地观察到10 min内的稳定Cd2+内流速率(图1F, G)。相比之下,无论在有无Cd测试液预平衡的实验中,CH4和H2S都能明显降低Cd的内流速率,然后在加入HT和PAG后Cd2+速率被逆转(图1D-H)。同时,在只用HT或PAG处理的样品中,观察到Cd2+吸收加剧。上述结果清楚地说明了内源性H2S在CH4减少Cd积累和Cd吸收中的重要作用。





图1. H2S是CH4减少Cd积累和抑制的必要条件。
负值代表
Cd2+
吸收。


其他实验结果

  • CH4减轻Cd胁迫下根尖细胞死亡可能与H2S有关。
  • LCD依赖的H2S合成有利于CH4抵御Cd胁迫。
  • 内源H2S在CH4缓解Cd积累中起作用。
  • 谷胱甘肽库在CH4响应中的作用依赖于H2S。
  • 重建CH4氧化还原稳态需要内源H2S。


    结论


本研究结果表明,在植物对Cd胁迫的耐受性上,H2S在CH4的下游起作用,包括从表型上减弱Cd诱导的生长抑制,缓解氧化还原失衡和细胞死亡,特别是抑制Cd在紫花苜蓿幼苗根部的内流和积累。总之,本研究的发现将为了解CH4如何介导植物对重金属的耐受性和内源H2S的生理功能开辟了新的途径。



测试液

0.1 mM CdCl2, 0.1 mM KCl, 0.3 mM MES, pH 5.8



仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解,南京农业大学于2018年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。


关键镉胁迫;谷胱甘肽稳态;硫化氢;甲烷;紫花苜蓿



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