NAC转录因子MdNAC1能够增强苹果对镉的耐受性

《Plant Cell Reports》：A NAC transcription factor MdNAC1 enhances cadmium tolerance in apple

　　

摘要

主要结论

表型、生理和分子分析表明，MdNAC1能够增强植物对镉胁迫的耐受性。

摘要

镉（Cd）是一种高毒性的重金属，会严重抑制作物的生长发育。NAC转录因子是植物非生物胁迫反应的关键调节因子，但它们在苹果（Malus domestica）应对镉胁迫中的作用仍不明确。本研究鉴定了苹果中的NAC基因MdNAC1，该基因在镉胁迫下表现出转录水平升高。MdNAC1含量的增加上调了抗氧化酶基因的表达，从而显著增强了转基因植物中的抗氧化酶活性。这进而降低了活性氧（ROS）的积累，减轻了镉胁迫对植物生长发育的氧化损伤。在拟南芥中异位表达MdNAC1通过负调控镉吸收和转运基因的表达，减少了镉的积累，从而提高了镉耐受性。进一步的定量实时PCR分析显示，转基因苹果幼苗中多个与镉吸收和转运相关的基因表达受到抑制，有助于调节镉胁迫抗性。此外，MdNAC1的过表达在镉胁迫下增强了转基因植物的生物量和叶绿素含量。我们的研究结果表明，MdNAC1通过多种机制增强植物对镉的耐受性，包括提高抗氧化活性、清除活性氧、增加生物量产生以及调控镉的吸收和转运。这些发现为果树育种计划提供了关键候选基因，并为介导镉胁迫抗性的调控机制提供了新的见解。