一、導(dǎo)讀
細(xì)胞壁多糖在重金屬結(jié)合方面起著至關(guān)重要的作用，這有助于植物體內(nèi)重金屬的解毒。然而，目前有關(guān)于釩（V）與植物根系細(xì)胞壁結(jié)合的分子機(jī)制的研究目前還沒(méi)有，尤其是有關(guān)于對(duì)水稻（Oryza sativa L.）的研究。本研究以兩個(gè)不同V耐受程度的水稻品種為研究對(duì)象，探究了不同V濃度對(duì)V的亞細(xì)胞分布的影響，揭示了細(xì)胞壁多糖對(duì)V暴露的調(diào)控機(jī)制。
結(jié)果表明，水稻根系抑制了V的向上遷移，V在根系細(xì)胞壁中的積累量達(dá)到了總V濃度的69.85-82.71%。此外，細(xì)胞壁中的半纖維素-1（HC-1）在耐受和敏感品種中分別占細(xì)胞壁結(jié)合V的67.72%和66.95%。基于FTIR光譜，本研究證明了在V脅迫下重塑了植物的細(xì)胞壁多糖。在V脅迫下，耐V水稻中所生成的果膠高達(dá)19.3%、半纖維素-1（HC-1）高達(dá)40.9%、半纖維素-2（HC-2）高達(dá)49.34%，這些均高于V敏感品種。參與多糖合成的基因--UGDH、UGE和AXS，在耐V水稻中的表達(dá)量高于V敏感水稻，該結(jié)果可為植物修復(fù)和糧食安全保障提供新的見(jiàn)解。
原名：The role and its transcriptome mechanisms of cell wall polysaccharides in vanadium detoxication of rice
譯名：細(xì)胞壁多糖在水稻釩解毒中的作用及其轉(zhuǎn)錄組機(jī)制
期刊：Journal of Hazardous Materials
IF：10.588
發(fā)表時(shí)間：2022年3月
通訊作者：涂書(shū)新
通訊作者單位：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院
二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
三、結(jié)果
1. 水稻幼芽和根中釩（V）的含量
兩種水稻基因型中釩（V）的積累與外加V濃度之間呈正相關(guān)關(guān)系，與地上部分（幼芽）相比，根系中V含量更加明顯（表1）。在80 mg L-1的V脅迫下，近93%的V含量沉積在水稻根系中。
此外，耐V水稻根系中V的含量高于V敏感植株根系中V的含量（P＜0.05）（表1）。附表S2顯示兩個(gè)水稻品種的V含量差異顯著。在80 mg L-1的V脅迫下，耐V水稻根系中V的含量可達(dá)1355.55 μg g-1，而V敏感水稻根系中V的含量為1075.70 μg g-1。值得注意的是，在較高的V毒性（＞20 mg L-1 V）下，V的吸收減少而V的轉(zhuǎn)運(yùn)升高。隨著V濃度的增加，生物富集因子（BCF）分別從V耐受植株和V敏感植株的45.08和42.17下降至18.09和14.44。此外，V耐受植株和V敏感植株中的轉(zhuǎn)移因子（TF）在在30 mg L-1 V時(shí)分別降低至0.4610-1和 0.4710-1，隨后反彈至0.6710-1（V耐受）和0.7410-1（V敏感）（表1）。
表1.V處理植株30天后，水稻植株地上部分和根部V的含量。
注：數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示，不同字母表示在0.05水平上具有顯著性差異，T代表V耐受植株，S代表V敏感植株。
2. 水稻根系中V的亞細(xì)胞分布
根細(xì)胞壁是處理后的水稻植株中V的主要沉積匯，其次是可溶性部分和細(xì)胞器（圖1；表2）。
細(xì)胞壁結(jié)合的V的含量超過(guò)根細(xì)胞總V含量的60-80%。隨著外加V濃度的提升，盡管細(xì)胞壁結(jié)合V的含量顯著升高，但V耐受植株和V敏感植株中V的比例分別從81.3%和82.7%下降至69.9%和74.1%。此外，當(dāng)V濃度超過(guò)10 mg V L-1時(shí)，V耐受植株中細(xì)胞壁和可溶性組分中V的含量和比例始終高于V敏感植株（表2，附表S2）。
表2.V耐受和V敏感水稻根系的亞細(xì)胞組分中V的含量
注：數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示，不同字母表示在0.05水平上具有顯著性差異，T代表V耐受植株，S代表V敏感植株。
3. 多糖組分中V的含量
根細(xì)胞壁的多糖進(jìn)一步分為果膠、半纖維素-1（HC-1）、半纖維素-2（HC-2）和纖維素，值得注意的是，隨著V濃度的增加，所有多糖組分中V的含量均顯著升高（表3；S2）。其中，HC-1組分中的V含量最大，在耐受型植株中為61.31%-67.72%，在敏感型植株中為59.28-66.95%（圖2）。隨后是果膠和HC-2，其含量分別為14.26-20.71%、15.15-23.80%（V耐受植株）和14.54-19.12%、14.02-17.38%（V敏感植株）。然而，在纖維素組分中研究者僅測(cè)得到2.64%的V。值得注意的是，HC-1組分中V的比例在低濃度時(shí)逐漸增加（≤30 mg L-1），而在高濃度時(shí)略微降低（圖2）。此外，在所有處理中，耐V植株HC-1組分中V的含量均顯著高于V敏感植株。
表3.根細(xì)胞壁四個(gè)多糖組分（果膠、HC-1、HC-2、纖維素）中V的含量。
注：數(shù)據(jù)是平均值±SD（n=3）；不同V處理之間和2個(gè)水稻品種之間，根據(jù)雙向方差分析和鄧肯多重比較，不同字母之間存在顯著差異（P＜0.05）。T，耐V品種；S，V敏感品種。
4. V脅迫下細(xì)胞壁中多糖含量的變化
通過(guò)測(cè)定果膠和半纖維素多糖的含量，研究者進(jìn)一步驗(yàn)證了V毒性對(duì)多糖的影響（圖3）。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)供試水稻品種的果膠和半纖維素多糖含量隨著V濃度的增加而逐漸增加，與對(duì)照相比，V耐受植株和V敏感植株根系中果膠的含量分別增加了10.4-19.3%和9.5-14.6%；HC-1含量分別升高18.4-40.9%和16.4-36.6%；HC-2含量分別升高21.77-49.34%和18.88-47.60%。而當(dāng)V濃度達(dá)到40 mg L-1時(shí)，果膠和半纖維素的增加逐漸達(dá)到極限。在V濃度大于20 mg L-1時(shí)，V耐受植株的根細(xì)胞壁比V敏感植株的根細(xì)胞壁能夠生成更多的果膠和HC-1（圖3，附表2）。
5. 傅里葉紅外光譜（FTIR光譜）分析
基于FT-IR光譜，研究者對(duì)細(xì)胞壁進(jìn)行了進(jìn)一步的分析以得到V脅迫下的細(xì)胞壁更詳細(xì)信息（圖4）。在1730 cm-1（峰10）、1651 cm-1（峰9）、1380 cm-1（峰6）、1154 cm-1（峰3）和1053 cm-1（峰1）區(qū)域可以觀察到肉眼可見(jiàn)的峰形變化。
先前的研究曾表明，
- 1730 cm-1處的峰可能歸因于酯羰基（-COOR）中C=O的伸縮振動(dòng)，其通常來(lái)自高度甲基酯化的果膠。
- 1651 cm-1處較寬且變化的吸收峰（峰9）與蛋白酰胺I條帶（C=O振動(dòng)）相關(guān)，這表明V毒性也誘導(dǎo)了細(xì)胞壁蛋白的變化。
- 1380 cm-1附近的條帶（峰6）歸因于果膠COO-基團(tuán)的對(duì)稱伸縮。
- 1154 cm-1（峰3）的變化參與了纖維素和半纖維素中C-O-C的振動(dòng)。
- 此外，在1053 cm-1（峰1）處觀察到的曲線伸縮對(duì)應(yīng)于纖維素和半纖維素中可溶性糖和纖維素糖鏈的C-C或C-OH振動(dòng)。因此，這些官能團(tuán)可能是水稻根細(xì)胞壁中V結(jié)合的原因。
1800-1000 cm-1波長(zhǎng)內(nèi)的同步和異步2D-FTIR-COS圖譜說(shuō)明了細(xì)胞壁多糖對(duì)V脅迫的響應(yīng)（附圖S1）。在同步圖譜中可以發(fā)現(xiàn)，在1730 cm-1、1651 cm-1、1380 cm-1、1154 cm-1以及1053 cm-1波長(zhǎng)處存在明顯的自有峰。通過(guò)分析異步圖中的交叉峰，研究者可以進(jìn)一步了解到控制V結(jié)合的多糖相關(guān)官能團(tuán)的改變。根據(jù)Noda’s規(guī)則，V耐受型水稻根細(xì)胞壁的反應(yīng)順序?yàn)?053＞1651≈1154＞1380＞1730 cm-1，而V敏感型水稻則為1651＞1730＞1380≈1154≈1053 cm-1。這些結(jié)果證明，在耐V水稻根細(xì)胞壁中，半纖維素C-C或C-OH對(duì)V脅迫的響應(yīng)最快，其次是蛋白C=O和半纖維素C-O-C，然后再是果膠-COO-和C=O。但在敏感品種中，蛋白酰胺I帶對(duì)V脅迫的反應(yīng)最快，其次是果膠中的C=O和-COO-伸縮振動(dòng)；最后是C-O-C、C-C、和半纖維素中的C-OH。綜上所述研究者發(fā)現(xiàn)，半纖維素更容易在耐受水稻中與V結(jié)合。
6. 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序
隨后，研究者從2個(gè)水稻品種（對(duì)照和20 mg L-1 V脅迫）根部選取4個(gè)RNA樣品進(jìn)行測(cè)序并構(gòu)建cDNA文庫(kù)。在V脅迫下，研究者從V耐受和V敏感品種中，分別生成了53.88和52.25 Mb的原始reads，在對(duì)照樣品中分別生成了51.09（T）和53.88 Mb（S）的原始reads。經(jīng)過(guò)質(zhì)檢過(guò)濾后，在處理樣本中共獲得45.02（T）和44.11 Mb（S）的clean reads；在對(duì)照樣本中共獲得42.42（T）和44.74 Mb（S）clean reads。所有樣本的Q20%均超過(guò)97%（表4）。平均基因組mapping率為77.00%，平均基因mapping率為74.62%。研究者從RNA-Seq結(jié)果中檢測(cè)到30389個(gè)基因，平均長(zhǎng)度為2064.159 bp。
表4.轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)概述。
7. 單基因的功能注釋
研究者分別在T_CK vs. T_V和S_CK vs. S_V中識(shí)別出7887和5981個(gè)DEGs（表S3）。其中，T_CK vs. T_V和S_CK vs. S_V之間共享了2336個(gè)DEGs，T_CK vs. T_V特有5551個(gè)DEGs，S_CK vs. S_V特有3645個(gè)DEGs（圖5A）。共有5198和4671個(gè)unigenes分別在V耐受與對(duì)照的比較和V敏感與對(duì)照的比較中表達(dá)上調(diào)，而下調(diào)的基因數(shù)量分別為2689個(gè)和1310個(gè)（圖5B）。
基于gene ontology（GO）數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行注釋?zhuān)芯空邔?duì)所有DEGs的功能有了基本的了解（圖6）。其中，分別有6146個(gè)（V耐受型）和4504個(gè)（V敏感性）unigenes被分為生物過(guò)程、分子功能和細(xì)胞組分三類(lèi)?；谠?.05水平上進(jìn)行檢驗(yàn)，研究者進(jìn)一步確定了顯著富集的GO terms。
- 在生物過(guò)程中，“代謝過(guò)程”（GO：0008152）、“細(xì)胞過(guò)程”（GO：0009987）和“單生物體過(guò)程”（GO：0044699）是T_CK vs. T_v和S_CK vs. S_v中富集最多的GO terms。
- 在細(xì)胞組分中，兩個(gè)比較組的大多數(shù)DEGs均被注釋到“細(xì)胞”（GO：0005623）、“細(xì)胞部分”（GO：0044464）、“細(xì)胞器”（GO：0043226）和“膜”（GO：0016020）等。
- 根據(jù)分子功能，從耐受型與對(duì)照組的比較和敏感型與對(duì)照組比較中獲得的DEGs主要富集在“催化活性”（GO：0003824）和“結(jié)合”（GO：0005488）。此外，在T_CK vs. T_V中映射到這些GO terms的基因數(shù)量高于S_CK vs. S_V。
8. 基于KEGG通路分析對(duì)參與多糖生物合成的基因進(jìn)行鑒定
為了探索水稻根系中最顯著的生物學(xué)過(guò)程，研究者分別將耐受型和敏感型中的約8064和4609個(gè)unigenes注釋到19條通路途徑中（圖7）。最具代表性的KEGG功能類(lèi)別是全局和概述圖譜（global and overview maps），其次是碳水化合物代謝、翻譯、單向轉(zhuǎn)導(dǎo)、折疊、分選和降解以及其他次生代謝的生物合成（圖7）。“碳水化合物代謝”亞類(lèi)包含15條通路（圖8）。在這些途徑中，研究者在V耐受型和V敏感性品種中分別注釋了參與淀粉和蔗糖代謝的187個(gè)和128個(gè)unigenes，以及參與乙醛酸和二羧酸代謝的67個(gè)和34個(gè)unigenes。耐V水稻中有95個(gè)unigenes參與多糖生物合成，而V敏感水稻中有93個(gè)unigenes參與了該過(guò)程。該多糖合成包括β-呋喃果糖苷酶（sacA）、己糖激酶（HK）、果糖激酶（scrK）、甘露糖6-磷酸異構(gòu)酶（MPI）、磷酸甘露酶（PMM）、甘露糖1-磷酸鳥(niǎo)苷酸轉(zhuǎn)移酶（GMPP）、GDP-甘露糖4，6脫水酶（GMDS）、GDP-L-巖藻糖合成酶（TSTA3）、葡萄糖6-磷酸異構(gòu)酶（GPI）、磷酸葡萄糖變位酶（pgm）、UTP-葡萄糖-1磷酸尿苷酰轉(zhuǎn)移酶（UGP2）、UDP-葡萄糖4-差向異構(gòu)酶（GALE）、UDP-葡萄糖6-脫氫酶（UGDH）、UDP-apiose/木糖合成酶（AXS）、UDP-阿拉伯糖4-差向異構(gòu)酶（UXE）和UDP-葡萄糖4，6-脫水酶（RHM）、3，5-差向異構(gòu)酶/4-還原酶（UER1）、UDP-葡萄糖醛酸4-差向異構(gòu)酶（UGE）（表5）。
基于鑒定耐受和敏感水稻品種碳水化合物代謝關(guān)鍵酶的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，研究者還概述了水稻多糖形成的潛在生物合成途徑（圖9）?；贔PKM方法研究者鑒定了編碼負(fù)責(zé)多糖生物合成的酶的unigenes。與V敏感品種相比，編碼UGE、UGDH和AXS的基因在V耐受品種的根中顯著上調(diào)并表達(dá)?；趒RT-PCR方法研究者驗(yàn)證了上述結(jié)果（附圖S2）。
表5.編碼水稻品種多糖生物合成的關(guān)鍵酶的單基因數(shù)量。
討論
在響應(yīng)重金屬暴露方面，一些植物可以在根部?jī)?chǔ)存大量有毒金屬，以防止在生長(zhǎng)部位積累金屬。本研究的所有處理中，水稻根系中含有的V含量遠(yuǎn)高于地上部（表1；附表S2）。在Cd脅迫下生長(zhǎng)的小白菜、Cu處理下生長(zhǎng)的蓖麻和Cr脅迫下生長(zhǎng)的番茄中也觀察到類(lèi)似的結(jié)果。此外，與V敏感品種相比，耐V品種的根系表現(xiàn)出顯著的V固定效應(yīng)。Guo等人的研究同樣發(fā)現(xiàn)，耐Cd小麥比Cd敏感小麥能積累更高的Cd。水稻根系V沉積量與外加V濃度密切相關(guān)。但較高的V脅迫（≥30 mg L-1）可損害根系的積累能力，隨后，過(guò)量的V會(huì)向上遷移，進(jìn)而危害水稻生長(zhǎng)。
植物可以發(fā)揮金屬的亞細(xì)胞分布來(lái)調(diào)控金屬的運(yùn)輸，如細(xì)胞壁固定、金屬螯合和液泡中重金屬分離。根細(xì)胞壁是重金屬的主要匯，其作為一種特定的屏障可以阻擋外界污染物進(jìn)入內(nèi)細(xì)胞。對(duì)芹菜中Cd、蓖麻中Cu和伊樂(lè)藻（Elodea nuttallii）中Hg的亞細(xì)胞分布的研究表明，根細(xì)胞壁是結(jié)合金屬的主要部位。此外，本研究數(shù)據(jù)表明，大部分外加的V在根細(xì)胞中積累，其次是可溶性部分（表2；圖1）。而細(xì)胞壁中的V比例隨著V脅迫的增加而降低，這表明細(xì)胞壁中V固定的能力有限。在Cd底物中生長(zhǎng)的白菜（Brassica chinensis L.）的研究中也觀察到了相似的結(jié)果。此外，與V敏感型水稻相比，耐V水稻細(xì)胞壁的V捕獲能力更大。這種差異可能是由于對(duì)毒性的抗性不同，例如根系對(duì)V的選擇性吸收和沉積、對(duì)細(xì)胞壁的粘附和植物中不同的金屬結(jié)合成分。
多糖作為細(xì)胞壁的主要成分，在金屬離子結(jié)合中起著至關(guān)重要的作用。本研究將根細(xì)胞壁中的多糖組分進(jìn)一步分為纖維素、HC-1、HC-2和果膠。由于果膠所攜帶的負(fù)電荷，其被公認(rèn)為金屬離子的主要結(jié)合位點(diǎn)。然而，近期的研究表明，細(xì)胞壁-半纖維素在結(jié)合重金屬中起著關(guān)鍵性的作用。在本研究中，研究者發(fā)現(xiàn)在耐受和敏感品種中，在與細(xì)胞壁結(jié)合的這部分V中，分別有高達(dá)67.72%和66.95%的V與HC-1結(jié)合（表3；圖2）。與V敏感水稻相比，隨著V水平的增加，耐V水稻能夠在根細(xì)胞壁中積累更多的V含量（表3；附表S2）。同樣，Liu等人研究同樣發(fā)現(xiàn)，耐Cd品種根細(xì)胞壁中的半纖維素能夠比Cd敏感品種積累更多的Cd。
在植物的解毒方面，植物能夠改變其本身的細(xì)胞壁多糖以應(yīng)對(duì)脅迫。在本研究中，V脅迫刺激水稻根系中多糖的合成，從而結(jié)合更多的V離子（圖3）。在諸如擬南芥、蓖麻以及小白菜等研究中同樣觀察到不同重金屬能夠促進(jìn)多糖的合成。但細(xì)胞壁中果膠和半纖維素的合成有限，這表明細(xì)胞壁的結(jié)合能力會(huì)達(dá)到飽和。本研究中，耐受品種的多糖含量高于敏感品種（圖3；附表S2）。這與其他研究結(jié)果相一致。Wang等人的報(bào)道也表明，細(xì)胞壁多糖對(duì)金屬脅迫的可塑性在植物物種間甚至在同一物種的不同基因型間存在差異。
為了進(jìn)一步探究V脅迫對(duì)細(xì)胞壁多糖的調(diào)控作用，研究者還進(jìn)行了FTIR分析。通過(guò)分析研究者發(fā)現(xiàn)，V毒性誘導(dǎo)了幾個(gè)與細(xì)胞壁官能團(tuán)有關(guān)的峰發(fā)生肉眼可見(jiàn)的變化，如酯羰基（-COOR）、蛋白酰胺I帶（C=O振動(dòng)）、果膠COO-基團(tuán)、纖維素和半纖維素的C-O-C、纖維素和半纖維素的C-C或C-OH（圖4）。由此可以推斷，V脅迫可能誘導(dǎo)細(xì)胞壁多糖的變化，從而影響與V的結(jié)合過(guò)程。Shi等人通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)纖維素、木質(zhì)素或果膠中含有-OH和-COOH等氧的官能團(tuán)可能是海州香薷（Elsholtzia splendens）細(xì)胞壁中Cu的主要結(jié)合位點(diǎn)。此外，美洲蜚蠊（P. americana）內(nèi)，諸如羧基、-OH、-C=O、-C-O在內(nèi)的有機(jī)官能團(tuán)可能在與Mn結(jié)合中起到關(guān)鍵的作用。細(xì)胞壁蛋白的變化可能是由于糖蛋白涉及的細(xì)胞壁延伸所致。與細(xì)胞壁結(jié)合的V的一部分可能來(lái)自V與蛋白質(zhì)的粘附。結(jié)合異步圖中的交叉峰（附圖S1），研究者可以進(jìn)一步知道，半纖維素結(jié)合更容易在耐受水稻中與V結(jié)合，這可能與耐V品種較高的多糖合成并與V結(jié)合有關(guān)。
盡管有報(bào)道稱細(xì)胞壁中的多糖在與有毒金屬相結(jié)合中起著舉足輕重的作用，但在應(yīng)激條件下，有助于其合成的分子和遺傳機(jī)制仍缺乏表征。為了進(jìn)一步鑒定V脅迫下編碼多糖合成的關(guān)鍵酶的基因，研究者對(duì)水稻根系進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析。每個(gè)樣本產(chǎn)生了約6.58 GB的數(shù)據(jù)量。所有樣本的Q20百分比均超過(guò)97%。平均基因組mapping率為72.36%，平均基因mapping率為69.13%（表4）。這些結(jié)果表明研究者的轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)具有較高的質(zhì)量和可分析性。
與對(duì)照組相比，應(yīng)激響應(yīng)是兩種植株（V耐受和V敏感品種）中上調(diào)的基因中顯著富集的GO terms，但V耐受與對(duì)照組相比其基因數(shù)量更多，這表明細(xì)胞對(duì)V應(yīng)激的響應(yīng)更強(qiáng)（圖6）。再者，代謝通路的KEGG富集表明V脅迫下耐V水稻細(xì)胞壁調(diào)控活躍（圖7）。映射到代謝通路的DEGs主要富集在“淀粉和蔗糖代謝”和“氨基糖和核苷酸糖代謝”途徑。在淀粉和蔗糖代謝中，研究者從V耐受和V敏感植株中分別獲得了130個(gè)和103個(gè)上調(diào)的DEGs，進(jìn)一步揭示了V脅迫誘導(dǎo)了參與重金屬結(jié)合所需的細(xì)胞壁多糖的生物合成。
KEGG注釋的分析確定了參與多糖生物合成途徑中的18種關(guān)鍵酶，這些關(guān)鍵酶包括sacA、HK、scrK、MPI、PMM、GMPP、GMDS、TSTA3、GPI、pgm、UGP2、GALE、UGDH、AXS、UXE、RHM、UER1和UGE（表5）。這些結(jié)果表明，相比與V敏感水稻，在V脅迫下，unigenes編碼的UGDH、UGE和AXS的表達(dá)在V耐受水稻中顯著富集，這可能是不同遺傳型植株對(duì)于V解毒的關(guān)鍵機(jī)制（圖9）。許多研究提供的證據(jù)表明，UGDH、UGE和AXS是多糖生產(chǎn)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。UGDH催化UDP-Glc轉(zhuǎn)化為UDP-GlcA；隨后，UGE通過(guò)NAD+依賴性氧化還原化學(xué)修飾UDP-GlcA產(chǎn)生UDP-GalA，AXS催化UDP-GlcA轉(zhuǎn)化為UDP-D-apiose和UDP-D-木糖的混合物。生化證據(jù)表明UDP-GlcA在果膠生物合成中起關(guān)鍵的作用，UDP-GalA是植物果膠多糖的顯著糖殘基。在半纖維素合成過(guò)程中，合成UDP-木的途徑是第一步，UGDH表達(dá)的時(shí)間可能調(diào)控進(jìn)入半纖維素的流量。本研究中，這些酶的表達(dá)水平可能決定了V脅迫下多糖的積累。對(duì)這些unigenes的表征可能為未來(lái)研究重金屬脅迫下參與多糖生物合成的其他重要酶奠定基礎(chǔ)。此外，還需要更多的研究來(lái)探究這些基因的表達(dá)及在不同濃度下在植物內(nèi)部與V之間的相互作用關(guān)系。
結(jié)論
綜上所述，本研究表明，HC-1截留了最大含量的V，抑制了V的向上運(yùn)輸，從而減輕了V脅迫對(duì)水稻品種的影響。比較結(jié)果表明，耐V水稻由于多糖含量較高，具有在根部固定V的能力更強(qiáng)。此外，V脅迫可能刺激多糖合成，影響多糖中的與V的結(jié)合過(guò)程。水稻根系的全面RNA-Seq分析鑒定出參與多糖生物合成的18種關(guān)鍵酶。編碼UGDH、UGE和AXS的上調(diào)基因在耐V水稻中的表達(dá)量高于V敏感水稻。此外基于qRT-PCR方法研究者驗(yàn)證了RNA-Seq分析的準(zhǔn)確性。
