江苏第二师范学院生命科学与化学化工学院蒋德兴课题组与南京师范大学生命科学学院陈国祥课题组合作在植物学TOP期刊Plant Physiology and Biochemistry（IF = 6.1）连续发表3篇学术论文，在水稻耐铝毒方面取得系列新进展。全世界30%潜在可耕地面积是酸性土壤（pH<5.0），约20%玉米和13%水稻生长在酸性土壤区域。铝（Al3+）毒是限制酸性土壤作物生长和产量的最主要因素之一。Al胁迫是仅次于干旱胁迫的第二大非生物胁迫，微摩尔浓度的Al即可通过靶向多种关键植物细胞成分严重抑制植物生长，特别是根伸长，从而导致一系列不良影响，如活性氧（ROS）爆发、质膜损伤、细胞内运输中断和Ca2+稳态失衡等等。此外，当铝进入食物链时，它会在饮食中引起人类严重的健康问题。因此，迫切需要深入阐明铝毒对作物生长的机制，并制定减少铝吸收和减轻铝毒的策略，这将有助于解决粮食安全问题。成果一：Melatonin-priming ameliorates aluminum accumulation and toxicity in rice through enhancing aluminum exclusion and maintaining redox homeostasis播种前种子引发处理可以通过修复细胞膜损伤、激活代谢途径、影响植物生理生化特性和增加种子活力等有效地提高植物在随后的生长发育阶段承受环境胁迫的能力。褪黑素是一种普遍存在于植物组织的吲哚胺类化合物，参与植物生长发育以及响应逆境胁迫。该研究提出了阐明褪黑素引发在改善水稻Al毒重要作用的第一个框架。褪黑素启动可能通过减少发芽种子中ABA积累和增强α-淀粉酶活性促进Al胁迫下水稻种子的发芽。褪黑素引发通过激活酶和非酶抗氧化防御系统减少Al诱导的ROS迸发和氧化胁迫。此外，褪黑素引发通过降低Al胁迫下果胶和半纤维素含量来减少细胞壁中Al的沉积，同时通过促进柠檬酸分泌排斥Al减少细胞对Al的吸收。江苏第二师范学院蒋德兴博士为该论文第一兼共同通讯作者，南京师范大学陈国祥教授为该论文共同通讯作者。该研究受到江苏省高校自然科学基金（23KJB180004）的资助。https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2024.109433成果二：Glutathione mitigates aluminum toxicity in root-apex transition zone of rice through reducing aluminum absorption and maintaining redox balance根尖是Al毒的主要靶点，特别是位于顶端分生组织区和远端伸长区之间的过渡区已确定为植物感知和应对Al毒的关键区域。该研究发现当水稻遭受Al毒害时，外源施用GSH可通过激活根尖过渡区AsA-GSH循环和脯氨酸合成来清除Al诱导的H2O2迸发，从而缓解氧化应激。此外，GSH显著降低Al胁迫下根尖过渡区细胞壁果胶含量，抑制H2O2诱导的PME活性和果胶脱甲酯化程度，减少Al在细胞壁中的结合位点和沉积，从而减轻Al毒对水稻根生长的抑制。源于GSH的植物螯合素可能在根尖过渡区细胞Al解毒和液泡Al螯合过程中发挥重要作用。总之，这项研究揭示了GSH在Al胁迫耐受中发挥的积极作用，这将有助于制定保护作物免受酸性土壤Al毒害的实用策略。江苏第二师范学院蒋德兴博士为该论文第一作者，南京师范大学陈国祥教授为该论文通讯作者。该研究受到江苏省高校自然科学基金（23KJB180004）、江苏省农业科技自主创新项目（CX173022）和江苏省大学生创新创业训练计划项目（202414436061Y）的资助。https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2024.109366成果三：Silicon mediated redox homeostasis in the root-apex transition zone of rice plays a key role in aluminum tolerance硅（Si）是地壳中含量第二丰富的元素，已被证明可以调节植物对包括Al胁迫在内的各种非生物胁迫的抗性。然而，目前关于硅如何调节铝胁迫下植物根尖TZ中ROS的积累分布以及信号传导仍然知之甚少。该研究表明，Si通过激活Al胁迫下水稻根尖TZ中抗氧化防御系统维持细胞氧化还原稳态。Al 改变了根尖中O2·−和H2O2的正常分布。Al通过促进根尖TZ中ROS和胼胝质的积累抑制细胞壁的松动，进而抑制根的伸长，而Si通过减少Al的积累和调节抗氧化防御系统缓解了这一过程。该研究为Si减轻植物Al毒提供了新的见解，也为在酸性土壤中使用硅肥减轻作物Al毒提供了理论依据。江苏第二师范学院蒋德兴博士为该论文第一作者，南京师范大学陈国祥教授为该论文通讯作者。该研究受到江苏省农业科技自主创新项目（CX173022）的资助。https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2023.107871为了不让您最关心的内容被湮没
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