外源亚精胺调控黑麦草根系响应镉胁迫及其转录组学分析

应用外源生长调节物质是增强植物抗逆能力的有效手段之一.以黑麦草为受试植物，进行水培试验，探究外源基施0.1 mmol ·L^-1亚精胺（Spd）对不同水平（0、5和10 mg ·L^-1）镉（Cd）胁迫下黑麦草根系生理学和分子生物学两方面的影响.生理学研究结果表明，Cd胁迫显著降低黑麦草根系的生理机能，而添加Spd可有效缓解Cd引起的负面作用.其中对根系可溶性蛋白含量的影响最为显著，较5 mg ·L^-1和10 mg ·L^-1 Cd单独处理，分别提高了90.91%和158.35%.Spd还通过提高抗坏血酸（ASA）和谷胱甘肽（GSH）含量、过氧化物酶（POD）活性来抑制氧化胁迫产物丙二醛（MDA）和过氧化氢（H₂O₂）的积累，对根系活力和超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响则不显著.分子生物学研究结果表明，10 mg ·L^-1Cd胁迫致使黑麦草根部大量基因发生了差异表达，应用外源Spd后差异表达基因的数目、差异显著性和差异倍数均显著降低，GO富集分析最显著的部分由响应有机环状化合物、醛基/酮基转移酶活性变为响应三价铁离子和2''-脱氧麦根酸2''-双加氧酶活性.单基因表达热图分析发现，外源Spd上调了锌铁转运蛋白和2''-脱氧麦根酸2''-双加氧酶相关基因的表达，提高了根系对铁的吸收利用能力.综上所述，施用一定浓度的Spd可有效调控黑麦草根系对Cd胁迫的响应，增强其耐性生理，减轻Cd的毒害效应.