近日，农业农村部环境保护科研监测所重金属生态毒理与污染修复创新团队揭示了外源补充柠檬酸缓解镉诱导水稻细胞过氧化氢和超氧阴离子爆发的分子机制，为植物非生物胁迫防治提供理论依据。相关研究成果发表在《化学圈（Chemosphere）》上。
镉胁迫通常会使植物细胞氧自由基过量累积，引起细胞膜脂质过氧化与膜结构损伤，甚至导致植物正常生理代谢活动发生紊乱，对植物的生长发育造成影响。因此，减少水稻镉累积以及维持细胞氧化还原稳态是保障粮食安全生产亟需解决的科学问题。
该研究系统探究了外源柠檬酸缓解镉诱导水稻细胞过量累积氧自由基的途径及机制。研究发现，镉胁迫导致柠檬酸-谷氨酸调控过程的紊乱和抗氧化酶结构的破坏是水稻细胞中超氧阴离子和过氧化氢爆发的重要原因。结果表明，外源补充柠檬酸可以提高水稻细胞重金属螯合能力，恢复柠檬酸-谷氨酸正常代谢功能，从源头避免过量氧自由基的产生，同时在柠檬酸与抗氧化酶之间形成稳定的氢键避免镉对酶结构的破坏，提高抗氧化酶的活性，从而缓解镉诱导水稻细胞氧自由基爆发。
该研究得到国家重点研发计划课题、国家自然科学基金项目和中国农业科学院科技创新工程等项目的支持。（通讯员 姚金玲）
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2023.138511
