近日，首都师范大学生命科学学院植物逆境分子生物学课题组在环境和生态学领域顶级期刊《危险材料杂志》（Journal of Hazardous Materials）（中科院一区top，2021年影响因子14.224）发表了题为《色氨酸预处理调节转录组和代谢组模式减轻拟南芥镉毒害》（Tryptophan pretreatment adjusts transcriptome and metabolome profiles to alleviate cadmium toxicity in Arabidopsis ）的研究论文。论文第一作者为2020级博士生李沅秋，祁晓廷教授为该论文责任作者，首都师范大学为唯一单位。
镉作为生物毒害性极强的非必需重金属是土壤重金属污染的主要种类。在镉污染的土壤中，镉极易被作物吸收并在体内积累，进而通过食物链危害人类健康。植物幼苗色氨酸预处理是减轻镉毒害作用的实践策略。然而，色氨酸如何提高植物镉抗性机制尚不明确。论文用模式植物拟南芥（ Arabidopsis thaliana ）揭示了色氨酸预处理植物幼苗减轻镉毒害生理机制，并联合使用转录组学和代谢组学探讨其分子机制和代谢途径。研究发现，色氨酸预处理维持了镉胁迫下拟南芥幼苗的生物量和根长，缓解了镉诱导的脂质过氧化，减少了镉向地上部转运和积累，提高了拟南芥幼苗镉抗性。转录组和代谢组联合分析进一步揭示了色氨酸预处理三条代谢调控通路：1）促进生长素的产生并维持其水平，提高镉抗性；2）通过促进木质化来增加细胞壁的面积和强度，进一步减少镉的进入；3）微调含硫氨基酸代谢的镉解毒产物水平。这些发现为色氨酸减轻植物镉毒害机制提供了深入的见解。
课题组多年来聚焦于植物抵御逆境（毒性重金属镉和高温胁迫）分子应答机制，研究结果先后发表在《植物生理学》（Plant Physiology，4篇）、《植物学杂志》（Plant Journal ，1篇)、《环境和实验植物学》（Environmental and Experimental Botany，1篇）和《植物学》（Planta，1篇）等植物科学经典国际期刊。相关研究连续获得国家自然科学基金委面上项目支持（32070546，31771361，31271293和30770181）。（通讯员：首都师范大学 祁晓廷）
