近日，我校林学与风景园林学院、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室、岭南现代农业科学与技术广东省实验室唐明教授团队在中科院一区Top期刊Journal of Hazardous Materials（IF=13.6）在线发表了题为“The alleviation mechanisms of cadmium toxicity in Broussonetia papyrifera by arbuscular mycorrhizal symbiosis varied with different levels of cadmium stress”的研究论文（https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.132076）。文章报道了丛枝菌根（Arbuscular mycorrhiza, AM）真菌异形根孢囊霉（Rhizophagus irregularis）在不同程度镉胁迫下对构树（Broussonetia papyrifera）的生理生化、镉吸收及其分子调控机制的影响，揭示出AM真菌对不同程度镉胁迫下调控构树镉耐受性的机制。
研究发现AM共生改善了构树在低和中等镉胁迫下的生长特性，促进了PSI和PSII反应；通过增强根部CAT、POD和SOD活性，提高了作为应对信号ROS水平，并维持ROS平衡。而高镉胁迫下AM共生促进AsA-GSH循环，减轻ROS过量对植物细胞的损伤；AM真菌菌丝和孢子对镉的螯合作用，改变土壤镉的可利用性，增加土壤GRSP的含量；菌根P吸收途径使更多的镉与叶片中的P结合，并在茎部储存P参与构树茎部的镉解毒。非损伤微测技术研究发现AM真菌增加了中等镉胁迫下根部镉离子的进入和吸收，抑制了高镉胁迫下镉的流入。AM真菌能够上调耐重金属运输相关基因以缓解中等镉胁迫下的镉毒性，并通过其他生理途径将镉毒性降低到中等水平，抑制与重金属运输相关基因的转录。因此，异形根孢囊霉对构树应对镉胁迫的共生效率取决于镉胁迫的程度，在低或中等镉胁迫下，共生效应表现为促进生长、光合性能、镉吸收和相关基因表达、ROS水平和抗氧化酶活性的增强。在高镉胁迫下，共生效应表现为减少镉吸收和相关基因表达、降低ROS水平，以及AM真菌结构和菌根P吸收途径中P补充增强了植物组织对镉的固定以应对高镉胁迫。研究结果为AM真菌介导菌根植物响应重金属胁迫的调控研究提供了新思路。
（中国）有限责任公司林学与风景园林学院2021级博士生梁京威为第一作者，研究生导师唐明和胡文涛为通讯作者, 陈辉教授以及其他研究生参与了该工作。研究得到国家自然科学基金（32001289, 32071639）、岭南现代农业实验室项目（NZ2021025）等项目的资助。
文图/林学与风景园林学院