花青素调控基因增强黑果枸杞幼苗耐镉胁迫机制获揭示
近日，中国科学院华南植物园研究员曾少华/王瑛团队在国家自然科学基金项目的资助下，研究揭示了花青素调控基因LrAN2增强黑果枸杞幼苗耐镉胁迫机制。相关成果发表于《危险材料杂志》（Journal of Hazardous Materials）。
论文第一作者、中国科学院华南植物园博士后艾培炎表示，重金属镉污染对植物和土壤的胁迫严重威胁生态环境与人类健康。目前，尚不清楚R2R3-MYB型花青素调控因子AN2是否参与植物对镉胁迫的耐受机制。
LrAN2增强黑果枸杞幼苗耐镉胁迫推测模式图。研究团队供图
研究发现，过表达黑果枸杞LrAN2基因（OE-LrAN2）显著增强了转基因幼苗对镉胁迫的耐受性，这种耐受性可能源于生物量的提升和氧化还原稳态的优化，其机制涉及花青素、抗坏血酸、类胡萝卜素等抗氧化物质的生物合成，以及过氧化氢酶、超氧化物歧化酶和过氧化物酶等抗氧化酶系统的协同调控。
研究人员通过对经0、25、50、100 μM CdCl2处理30天的OE-LrAN2幼苗进行转录组分析，利用加权基因共表达网络分析构建了LrAN2介导的调控网络，预测了黑果枸杞耐镉胁迫的潜在关键基因。并通过染色质免疫沉淀测序分析表明，LrAN2的下游靶基因涉及花青素、甘氨酸甜菜碱和脯氨酸的生物合成，生长素、乙烯和细胞分裂素等植物激素信号通路，以及重金属阳离子转运ATP酶、MATE和ABC转运蛋白等溶质运输系统。
双荧光素酶报告基因检测证实，LrAN2可激活类胡萝卜素合成基因（LrBCH）、MATE型花青素转运蛋白基因（LrTT12）和生长素响应蛋白家族基因（LrSAUR72）的表达。通过酵母体内功能验证，发现LrAN2的靶基因LrTT12（TT12Lru03G01504）能够将镉隔离至液泡，从而实现镉解毒。综上所述，LrAN2通过多维度调控策略增强黑果枸杞对镉胁迫的耐受性，为长期困扰的镉污染治理开辟新途径。
该研究鉴定的LrAN2靶基因群为作物耐镉遗传改良提供了宝贵的基因资源。
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.138686
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