近日，四川农业大学草业科技学院草种质资源创新与育种应用创新团队在重要牧草白三叶耐重金属镉（Cd）胁迫的生理及分子响应机制研究中取得新进展。团队通过综合分析生理生化指标，结合比较转录组学，揭示了白三叶耐Cd胁迫的生理及分子机制，为在镉污染土壤中种植白三叶进行植物修复提供了理论依据。

本研究发现大部分镉都被滞留在白三叶根部，并主要固定在细胞壁中，同时镉胁迫激活了白三叶中的抗氧化物酶（SOD、POD等）防御系统。比较转录组数据表明，在Cd胁迫下白三叶的差异表达基因主要富集在氧化还原反应、重金属转运蛋白、MAPK信号通路-植物、谷胱甘肽合成、苯丙素生物合成等代谢通路中。其中苯丙素生物合成代谢通路是木质素的主要合成方式，Cd胁迫通过诱导白三叶中相关基因上调表达，促进木质素的合成。木质素是细胞壁的主要成分，其生物合成可提高细胞壁与重金属离子的结合效率。谷胱甘肽（GSH）不仅可以作为前体合成植物螯合肽，对镉进行螯合固定，通过重金属转运蛋白（ABC转运蛋白、MATE转运蛋白等）转运到液泡中隔离；还参与多余活性氧（ROS）的清除，与抗氧化酶系统（SOD、POD、HSP等）一起降低镉胁迫造成的植物细胞膜氧化性损伤。

相关成果Unraveling Cadmium Toxicity in Trifolium repens L. Seedling: Insight into Regulatory Mechanisms Using Comparative Transcriptomics Combined with Physiological Analyses（白三叶对重金属镉胁迫响应生理及分子机制的研究）发表在中科院TOP期刊InternationalJournalofMolecularSciences（IF=5.924）。草业科技学院吴菲菲博士后为论文第一作者，聂刚副教授和张新全教授为通讯作者。本研究得到了国家现代农业产业技术体系，四川省十四五育种攻关（2021YFYZ0013）和科技部南方草地牧草资源项目（2017FY100602）的资助。

白三叶应对重金属镉的分子响应机制图