近日，中心杨世勇教授团队在关于单子叶植物黑麦草响应镉和砷胁迫的研究取得最新进展，该成果以“Transporters and phytohormones analysis reveals differential regulation of ryegrass (Lolium perenne L.) in response to cadmium and arsenic stresses”为题发表在Journal of Hazardous Materials（环境科学与生态学一区TOP，IF：13.6）期刊上。该论文第一作者为李文文老师，通讯作者为杨世勇教授。

砷（As）和镉（Cd）是多种非金属和金属矿物中常见的伴生元素。同时暴露在环境中As和Cd造成的复合污染问题受到了研究者的广泛关注。该研究系统地分析了黑麦草截然不同的As、Cd吸收转运途径，以及在As和Cd共同胁迫下对其转运的影响（图1），为评价As、Cd环境风险和植物毒理学研究提供理论依据。

该研究指出，单子叶植物黑麦草对Cd的良好适应机制是源于Cd与铁（Fe）在根际竞争吸收并产生的缺铁响应，从而激发转录因子IRO2介导的ZIP1，YSL6转运蛋白过表达，以络合态优先获取Cd，实现耐Cd。此外，由As引起类似高盐胁迫的生理响应，被LpSWT12（双向糖转运蛋白）的显著上调表达所证实。通过蛋白互作分析显示，LpSWT12与转录因子bHLH14，NAC025共表达，介导了光合作用抑制等级联反应（图2）。同时，植物生长素吲哚乙酸（IAA）和脱落酸（ABA）的含量分布及其信号转导相关基因表达分析表明，植物激素及其信号转导在中枢转录因子和转运蛋白调节上发挥着重要作用（图3）。

图2 Cd、As响应的转运蛋白、转录因子相关基因表达，及与信号转导相关的蛋白互作关系

图3 CK、Cd、As和As/Cd胁迫下，IAA和ABA信号转导KEEG通路及相关基因的差异表达热图

该项工作得到了安徽省教育厅高校自然科学研究重点项目和皖江流域退化生态系统的恢复与重建省部共建协同创新中心的支持。

原文DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.134228