近日，我院宋世威/陈日远教授课题组在环境科学与生态学领域国际著名期刊Journal of Hazardous Materials（中科院一区，影响因子13.6）上在线发表了题为“Zero-valent iron (nZVI) nanoparticles mediate SlERF1 expression to enhance cadmium stress tolerance in tomato”的论文，研究发现了提高番茄镉胁迫抗性的新机制。
镉（Cd）污染严重威胁着植物的生理生化过程以及作物产量。纳米粒子（NP）由于其独特的物理和化学性质，被广泛应用于纳米农药或肥料中。先前研究报道，植物在Cd胁迫下主要通过竞争铁（Fe）离子通道来阻碍Fe的吸收，而Fe-NP可以激活Fe吸收和运输相关基因的表达，从而减少Cd的吸收和积累。因此，Fe-NP可能在参与Cd胁迫耐受性、降低植物Cd毒害方面发挥关键作用。然而，零价铁（nZVI）纳米颗粒在植物Cd胁迫下的分子调控机制仍不清楚。
本研究分别对番茄植株进行Cd、nZVI和Cd-nZVI处理，发现与Cd处理相比，Cd-nZVI处理番茄植株的抗氧化能力显著提高，Cd含量显著降低。与对照（CK）相比，Cd-nZVI处理的番茄植株中乙烯响应因子SlERF1表达上调。蛋白互作预测分析发现，SlERF1与植物激素信号转导途径和胁迫相关蛋白互作（MED25、ETR1、CHl14、CHTB3、CHl9、EIN3-1、EIN3-2、EIN3-3和CTR1）。此外，与空载体对照相比，SlEFR1过表达酵母细胞在Cd胁迫下的生长速度更快，表现出更强的Cd胁迫耐受性。因此，nZVI通过激活SlERF1的表达来诱导番茄对Cd胁迫的抗性，从而改善植株生长和养分积累。本研究结果为进一步利用nZVI等纳米材料减缓植物Cd胁迫并促进生长发育奠定了理论基础。
论文的第一作者为我院博士后Anwar Ali和王俞丹博士，宋世威教授为通讯作者，陈日远教授和苏蔚高级实验师参与研究。该研究得到了广东省重点领域研发计划、广东省现代农业产业技术体系、国家大宗蔬菜产业技术体系项目的资助。
论文链接：https://authors.elsevier.com/a/1ieXF15DSlVRlq
文图/宋世威
