近日，我院黄白飞教授在国际权威期刊Science of the Total Environment发表了题为“Roles of boron in preventing cadmium uptake by Capsicum annuum root tips:Novel insights from ultrastructural investigation and single-cell RNA sequencing”的研究论文。

充足的硼可以减少作物中镉的积累，但其分子机制尚不清楚。本研究采用显微分析和单细胞RNA测序技术研究了不同硼（B）镉（Cd）处理下，B0Cd1（0 mg B L^-1和0.1 mg Cd L^-1）和B1Cd1（0.25 mg B L^-1和0.1 mg Cd L^-1），辣椒根尖内皮层凯氏带的变化、木质素形成相关基因的表达和调控。结果表明，与缺硼 （B0Cd1）处理相比，供硼（B1Cd1）条件下辣椒根尖内皮层凯氏带厚度显著增加（图1）。供硼显著提高了内皮层木质素形成相关基因的表达，这些基因包括转录因子WRKY（WRKY7/40/41/53）和ERF (ERF2/109)，以及两类与木质素形成相关的基因，即PER（PER3/9/49/64/72和LAC3）和DIR（DIR16/21/24/25）（图2）。结果显示，硼降低辣椒吸收镉的主要原因是镉处理下供硼诱导根尖内皮层凯氏带形成，防止镉通过质外体途径进入中柱。

图1. 缺B对辣椒根尖内皮层凯氏带形态的影响

图2. 硼对镉处理下辣椒内胚层木质素形成的影响。A、影响木质素形成过程的示意图。B，两种处理下（B0Cd1和B1Cd1）木质素形成相关基因的表达水平和细胞百分比。

B缺乏在许多农田土壤中很常见；然而，充足的B可以减少作物积累Cd。本研究首次使用透射电子显微镜和单细胞测序研究了镉处理下辣椒对不同B水平的响应，研究结果为施硼减少农作物积累镉提供了理论依据。该研究得到国家自然科学基金项目（No. 41977147）和湖南省自然科学基金项目（No. 2023JJ30207）的资助。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S004896972408015X