摘 要：金属硫蛋白（metallothionein，MT）是一类富含半胱氨酸的低分子量金属螯合蛋白，参与植物金属调控与活性氧清除，是植物体内重要的金属螯合分子。为明确苎麻BnMLP2基因的耐镉功能及机制，以苎麻‘中苎1号’、酵母及拟南芥为材料，通过荧光定量PCR、酵母互补试验及转基因拟南芥验证开展研究。结果表明，500μmol·L-1CdCl2胁迫下苎麻叶中BnMLP2表达量在胁迫12h达峰值，为对照的8.7倍；BnMLP2可缓解镉胁迫对酵母生长的抑制；400μmol·L-1CdCl2胁迫下转BnMLP2基因拟南芥的根长、整株鲜重显著优于野生型，且较野生型表现出更强的超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶和γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶活性，并积累了更多的脯氨酸、还原型谷胱甘肽、氧化型谷胱甘肽以及植物螯合肽等植物逆境响应代谢物，而丙二醛、过氧化氢含量显著低于野生型，BnMLP2的过表达诱导AtMT1a、AtMT3a、AtNRAMP3、AtWRKY40等抗逆相关基因的表达量上调，最高为野生型的2.25、2.32、3.03、2.58倍。研究结果揭示了苎麻BnMLP2在植物应对镉胁迫耐受性中起作用，为进一步理解苎麻响应重金属胁迫及耐镉分子机制提供了理论依据。
关键词：苎麻；金属硫蛋白；BnMLP2；镉胁迫；异源表达
随着工农业的迅猛发展，我国土壤重金属污染态势不断加剧。重金属一旦进入环境便难以通过微生物分解或植物吸收等途径有效降解，对人类及环境中其他生物造成严重危害[1]。现有调查资料显示，我国土壤系统中重金属总体超标比例为16.1%[2]，其中镉（cadmium，Cd）污染最严重。近年来，我国工业化发展迅猛，导致南方部分地区农田土壤镉污染问题极其严重[3]。且南方地区农田土壤普遍呈酸性，土壤中镉活性处于较高水平[4]，加剧了生态风险和粮食安全。苎麻[Boehmerianivea(L.)Gaudich.]素有“中国草”之称，是荨麻科苎麻属的多年生草本植物，具有根系发达、生物产量高以及镉耐受能力强的特点[5]，主要作为纺织和建材等工业原料使用，因此，其在生长过程中所吸收的有害物质不会进入食物链[6]，在安全利用方面具备独特优势。在此背景下，鉴定苎麻的抗镉相关基因并解析其调控机制对于提升苎麻的耐镉能力、推动耐镉品种的分子育种进程具有重要的参考价值。
本课题组前期从苎麻耐镉转录组数据中鉴定出1个金属硫蛋白（metallothionein，MT）基因BnMLP2，该基因的表达受镉诱导调控，初步推测其在苎麻应答镉胁迫中发挥作用。MT是一种低分子量、富含半胱氨酸的非酶金属结合蛋白，其结构高度保守，广泛存在于生物体内[7]。它通过巯基(-SH）与金属离子结合，形成金属硫醇盐簇结构，基于半胱氨酸在MT中的位置分布以及其特定的序列排列特征，MT可分为4种主要亚型，分别为MT1、MT2、MT3、MT4。植物MT基因能被干旱、盐碱、重金属污染等多种非生物胁迫环境诱导表达。MT最初从蓄积镉的马肾脏中发现和分离出来[8]。目前，拟南芥中已发现9个MT基因，6个水稻品种中鉴定出53个MT基因[9]。王磊磊[10]克隆并解析了水稻OsMT1e基因的功能，证实其通过螯合Cd增强水稻对镉胁迫的耐受性。MT与镉结合后，可将镉由毒性较强的游离态转化为毒性较低的结合态，从而缓解镉毒害。例如，番茄LeMT基因受Cd2+诱导表达，能促使Cd2+向叶片转移并储存于液泡，通过分散Cd2+减轻毒害[11]。此外，将美洲商陆PaMT1基因导入烟草，也能提高其耐镉性，减少镉在地上部的积累，缓解胁迫[12]。
MT是植物响应重金属胁迫的关键分子，但其在苎麻耐镉机制中的具体功能尚未明确。基于此，本研究以苎麻耐镉转录组筛选出的BnMLP2为核心立足点，通过分析镉胁迫下BnMLP2在苎麻根、茎、叶中的表达模式，结合酵母互补试验验证其基础耐镉功能，进一步通过转基因拟南芥的生理指标（抗氧化酶活性、逆境代谢物含量）及抗逆相关基因表达分析，系统阐明BnMLP2的作用路径，旨在明确BnMLP2基因在苎麻不同组织中的镉诱导表达特征，解析其调控植物耐镉性的分子机制。
1 材料与方法
1.1 试验材料与载体
供试苎麻品种为‘中苎1号’，种植在湖南农业大学耘园定位点苎麻高产高效栽培与利用教学科研基地。酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）包括野生型y252和镉敏感型突变体Δyap1。哥伦比亚拟南芥（Arabidopsis thaliana L.）Col-0、酵母表达载体p426GDP-BnMLP与pCAMBIA1300-35S-BnMLP2-myc过表达载体来自本课题组，根癌农杆菌GV3101购自上海唯地生物技术有限公司。
1.2 材料培养与处理
苎麻在田间长到70～90cm时打顶，15d后剪取长度为15cm左右的侧芽，去除多余叶片，留下5～7片顶叶，甲基托布津稀释800倍后浸泡30s再进行水培；待水培苗开始长出根系，继续水培20d左右至根系长大，挑选长势基本一致且健康的苎麻苗移栽至塑料盆（泥炭土∶珍珠岩以体积比2∶1混合）中，缓苗培养7d后，采用浇灌法处理，每盆浇灌含500μmol·L-1CdCl2的霍格兰营养液300mL，以进行一次性镉胁迫处理，分别在处理0、6、12、24h时采集植株根、茎、叶样本，均设置3组生物重复，取样后采用液氮速冻保存，用于RNA的提取。
1.3 BnMLP2基因表达模式分析
取新鲜的苎麻叶片样品，经液氮破碎并研磨后称取0.1g，使用RC401-01试剂盒（诺唯赞生物技术股份有限公司，南京）提取叶片总RNA，并通过AT311-02反转录试剂盒（全式金生物技术有限公司，北京）合成cDNA。以此cDNA为模板，加入特异性引物和高保真的Taq酶进行PCR扩增（表1），反应结束后，用1%的琼脂糖凝胶电泳检测，挑选明亮条带进行琼脂糖凝胶电泳回收，获得约250bp的BnMLP2基因片段。根据BnMLP2基因的cDNA序列设计特异性qPCR引物（表1），利用PerfectStart®Fast Green qPCR SuperMix试剂盒（全式金生物技术有限公司，北京），在Bio-Rad CFX96 Touch型荧光定量PCR仪上检测并分析该基因在镉胁迫条件下苎麻根、茎、叶中的表达模式。反应体系总体积为20μL，包括2μLcDNA模板、10μL 2×PerfectStart® Greenq PCR SuperMix、0.4μL10μmol·L-1正向与反向引物，7.2μLddH2O。反应程序为：95℃30s；95℃10s，60℃30s，40个循环，每样本重复3次。以苎麻肌动蛋白基因作为内参，采用2-ΔΔCt法[13]计算BnMLP2基因的相对表达量。
1.4 酵母互补试验
将目的基因克隆至酵母表达载体p426 GDP中，并采用酵母转化试剂盒（北京酷来搏科技有限公司）将重组载体分别转化至镉敏感型酵母突变体Δyap1与野生型y252中[14]，分别命名为EV-Δyap1、BnMLP2-Δyap1、EV-y252和BnMLP2-y252。挑取单克隆接种于SD-Ura液体培养基中，30℃、220r·min-1摇床培养至OD600值约为1.0时，取1mL菌液，12000r·min-1离心收集菌体，使用无菌水重悬，调整细胞密度至OD600为0.8后进行梯度稀释（10-1、10-2、10-3），再分别接种于含0、50、75、100μmol·L-1CdCl2的SD培养基中，评估BnMLP2对酵母镉耐受性的影响。
1.5 转BnMLP2拟南芥分子鉴定
将构建好的pCAMBIA1300-35S-BnMLP2-myc载体通过冻融法转化至根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）GV3101中，采用花序侵染法构建转基因拟南芥植株。完成农杆菌转化后，挑取阳性单菌落扩大培养，在拟南芥盛花期通过花序侵染实现目的基因的遗传转化，收获成熟种子即为T0代种子；T0代种子经表面消毒处理（10%次氯酸钠10min+70%乙醇1min，无菌水冲洗5次）后，均匀播种于含50mg·L-1潮霉素的MS培养基，4℃春化2d后转入22℃、光周期为16h光照/8h黑暗条件培养，10d后筛选真叶舒展、根系发达的抗性幼苗，将其分别移栽到营养土中，正常培养直至收获T1代种子。取幼苗叶片提取基因组DNA，使用潮霉素引物HTP-F(855)和HTP-R(855)（表1）进行PCR验证。
将T1代拟南芥种子进行表面消毒后接种于MS固体培养基平板上进行筛选，抗性苗与敏感苗的分离比约为3∶1的株系被保留并继续培养。挑选约10株抗性幼苗移植至营养土中，正常生长至成熟并收获T2代种子。对T2代种子按株系进行抗性筛选，经低温处理后继续培养，筛选出全部呈绿色且未出现性状分离的抗性株系，即为转基因T3代纯合植株，用于功能验证和表型分析。
1.6 转BnMLP2拟南芥表型观测
分别取野生型拟南芥WT和T3代转基因拟南芥的2个独立株系（BnMLP2 OE-4和BnMLP2 OE-6），用蓝月亮84消毒液表面消毒10min，75%乙醇浸洗1min，无菌水冲洗5次，于4℃黑暗环境下春化预处理2d；然后播种于1/2MS固体培养基平板，转入人工气候箱中培养14d（培养条件为：昼/夜温度25℃/20℃、16h光照/8h黑暗、光照强度为120μmol·m-2·s-1），培养结束后，将材料移栽到以营养土为基质的花盆中，缓苗10d，使用400μmol·L-1CdCl2的霍格兰营养液进行浇灌处理，每盆浇灌营养液120mL，处理期间记录表型，并于处理7d后取出拟南芥整株进行清洗，去除残留的尘土与珍珠岩，用吸水纸擦干水分，测定整株鲜重和根长。
1.7 镉胁迫转BnMLP2拟南芥生理指标测定
取处理后的拟南芥整株进行抗逆生理指标检测，每组试验均设3个生物学重复。使用试剂盒（北京索莱宝科技有限公司）测定丙二醛（malondialdehyde，MDA）、过氧化氢（hydrogen peroxide，H2O2）、脯氨酸（proline，Pro）、还原型谷胱甘肽（reduced glutathione，GSH）、植物螯合肽（phytochelatins，PCs）含量及超氧化物歧化酶（superoxi dedismutase，SOD）活性。其中氧化型谷胱甘肽（oxidized glutathione，GSSG）含量参照Mathews15]的方法测定，非蛋白质态巯基总量（non-proteinthiol，TNP）参照齐君等[16]的方法测定。抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase，APX）、γ-谷氨酰半胱氨酸连接酶(γ-glutamylcysteine ligase，γ-GCL）活性使用试剂盒（上海茁彩生物科技有限公司）测定。以上所有指标均重复测定3次。
1.8 转BnMLP2拟南芥耐镉基因的表达测定
取经镉胁迫处理7d后的拟南芥整株，参照1.4的方法，以拟南芥β肌动蛋白8（ACTIN8）作为内参基因，利用NCBIPrimer-BLAST在线工具设计基因的特异性引物（表1），包括拟南芥金属硫蛋白1a（MT1a）、金属硫蛋白2a（MT2a）、金属硫蛋白3a（MT3a）、天然抗性相关巨噬细胞蛋白3（AtNRAMP3）、9-顺式一环氧类胡萝卜素双加氧酶3（NCED3）和WRKY40[17]。使用实时荧光定量PCR技术检测上述基因在转基因拟南芥中的表达水平，并通过2-ΔΔCt法[13]计算各基因的相对表达量。
1.9 转BnMLP2拟南芥镉含量测定
经过7d镉处理后取拟南芥整株，去离子水清洗干净并用吸水纸吸干水分称重记录后，转至烘箱中105℃杀青30min、65℃烘干至恒重，研磨，过筛，样品采用硝酸-高氯酸法（HNO3-HClO4）[18]消化。采用电感耦合等离子体质谱仪（inductively coupled plasma mass spectrometer，ICP-MS）测定拟南芥镉含量。
表1 试验所用引物
2 结果与分析
2.1 镉胁迫下苎麻BnMLP2基因的组织表达差异分析
由图1可知，正常生长状态下BnMLP2基因在苎麻根、茎、叶中均有表达，并且不同部位表达量没有明显差异；经500μmol·L-1CdCl2处理后，根、茎、叶中BnMLP2基因表达量均迅速增加，其中根和叶中在处理12h时达到峰值，分别为0h时的3.6、8.7倍，且叶中的表达量显著高于根和茎，之后叶中的表达量开始下降；而茎中的表达量在24h时最高。
注：不同小写字母表示相同时间不同组织间在P<0.05水平差异显著。
图1 镉胁迫下苎麻BnMLP2基因在根、茎、叶中的相对表达量
2.2 BnMLP2对酵母耐镉能力的影响
由图2可知，空白处理下酵母正常生长，施加不同镉胁迫下转基因酵母与空载酵母的生长情况出现差异，其中稀释倍数为10-3的空载镉敏感型酵母EV-Δyap1同转入BnMLP2的野生型酵母BnMLP2-y252和镉敏感型酵母BnMLP2-Δyap1相比，在25和50μmol·L-1CdCl2胁迫下差异不明显，而在75μmol·L-1CdCl2胁迫下，BnMLP2-y252和BnMLP2-Δyap1菌落面积明显大于EV-y252和EV-Δyap1；在100μmol·L-1CdCl2胁迫下，稀释倍数为10-3的EV-y252无法生长，EV-Δyap1生长也受到明显抑制，而BnMLP2-y252和BnMLP2-Δyap1受镉胁迫的程度较轻。综上表明，BnMLP2基因的表达显著提高了酵母的耐镉能力。
图2 转BnMLP2酵母在不同CdCl2处理下的生长情况
2.3 镉胁迫下过表达BnMLP2拟南芥的表型观测
野生型（WT）及转基因拟南芥植株BnMLP2-OE-4和BnMLP2-OE-6在400μmol·L-1CdCl2处理7d后，WT和转基因植株生长状态出现明显差异（图3A），转基因植株的鲜重和根长均显著高于WT（图3B和C）。BnMLP2-OE-4的鲜重和根长较WT分别增加55.22%和58.51%；BnMLP2-OE-6分别增加64.48%和54.79%。WT的鲜重和根长抑制率分别为54.48%和55.24%；而BnMLP2-OE-4的鲜重和根长抑制率分别降至29.54%和30.21%，BnMLP2-OE-6分别降至24.62%和28.49%。综上表明，BnMLP2的表达有效缓解了镉胁迫，进一步证实BnMLP2可显著缓解镉胁迫对株系生长的抑制。
图3 野生型与转BnMLP2拟南芥在镉胁迫下的表型与形态指标
2.4 过表达BnMLP2拟南芥在镉胁迫下的生理指标
由图4可知，在镉胁迫处理下，转基因拟南芥的超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性显著高于WT，BnMLP2-OE-4和BnMLP2OE-6的APX活性分别为WT的2.27和2.40倍。转基因拟南芥中的丙二醛（MDA）和过氧化氢（H2O2）含量显著低于WT。WT和转基因株系中的还原型谷胱甘肽（GSH）、氧化型谷胱甘肽（GSSG）、植物螯合肽（PCs）含量均有所上升，且转基因拟南芥的GSH、GSSG含量显著高于WT。与WT相比，BnMLP2-OE-4和BnMLP2-OE-6的GSH含量分别提高31.54%和38.47%，GSSG含量分别提高39.29%和54.49%，而PCs含量则显著低于WT。转基因拟南芥的γ-谷氨酰半胱氨酸连接酶 (γ-GCL）活性较WT显著升高。转基因拟南芥的整株镉含量显著高于WT，BnMLP2-OE-4和BnMLP2-OE-6分别较野生型提高48.81%和51.44%，推测BnMLP2通过增强镉螯合能力降低游离镉的毒性。
注：不同小写字母表示不同株系间在P<0.05水平差异显著。
图4 镉胁迫下过表达BnMLP2拟南芥的生理指标
综上表明，过表达BnMLP2显著提升镉胁迫下拟南芥的抗氧化能力，积累了更多抗氧化物和螯合分子来维持体内的金属稳态，减少镉胁迫时的活性氧积累，进而减轻过氧化带来的伤害。
2.5 镉胁迫对过表达BnMLP2拟南芥耐镉相关基因表达的影响
由图5可知，与对照（CK）相比，镉胁迫处理下WT、BnMLP2-OE-4、BnMLP2-OE-6中耐镉相关基因的表达量均呈现不同程度的上调。其中，WT、BnMLP2-OE-4、BnMLP2-OE-6中AtMT1a基因在胁迫处理下的表达量分别为CK的2.70、5.42、5.96倍，且BnMLP2-OE-6略高于BnMLP2-OE-4；AtMT2a表达量分别为CK的4.03、4.68、2.76倍，且BnMLP2-OE-4显著高于BnMLP2-OE-6；AtMT3a表达量分别为CK的5.84、5.73、5.61倍，BnMLP2-OE-4
注：不同小写字母表示不同株系间在P<0.05水平差异显著。
图5 镉胁迫下BnMLP2过表达拟南芥的基因表达量
与BnMLP2-OE-6相近；AtNRAMP3表达量分别为CK的5.84、15.10、14.62倍，且BnMLP2-OE-4略高于BnMLP2-OE-6；AtNCED3表达量分别为CK的2.80、2.16、2.84倍，且BnMLP2-OE-6高于BnMLP2-OE-4；AtWRKY40表达量分别为CK的1.65、3.52、4.52倍，且BnMLP2-OE-6显著高于BnMLP2-OE-4。
与WT相比，BnMLP2-OE-4和BnMLP2-OE-6的AtMT1a、AtMT2a、AtMT3a、AtNCED3、AtNRAMP3、AtWRKY40表达量呈现不同程度上调，最高分别为WT的2.25、1.30、2.32、1.05、3.03、2.58倍，均显著高于WT；而BnMLP2-OE-6的AtMT2a和BnMLP2-OE-4的AtNCED3表达量分别为野生型的96.25%和87.33%，略低于野生型但无显著性差异。整体来看，镉胁迫对AtNRAMP3基因的诱导效应最强，其表达量增幅最大。转基因拟南芥的镉含量增加，表明转基因拟南芥对镉离子的吸收能力增强，通过提升对镉离子的吸收与胞内区室化分配，减少镉离子在细胞质中的游离积累，从而降低镉离子对细胞的毒害作用。
3 讨论
土壤重金属污染对粮食安全构成巨大威胁，已成为农作物生产过程中亟需解决的主要环境问题。为应对重金属等逆境胁迫带来的压力，植物在长期进化的过程中形成了一系列复杂的调控过程[19]。例如金属硫蛋白（MT）在植物体内对维持重金属离子稳态、提升耐受性和非必需金属离子的解毒能力以及其他非生物胁迫中发挥着关键作用[20]。
3.1 苎麻BnMLP2基因的组织表达模式及物种特异性
MT基因的组织表达模式具有物种特异性。十字花科植物白花景天SpMTL基因在根系中的表达水平远高于其同源基因[21]；瓜尔豆中MT基因家族成员呈现组织特异性表达模式：CtMT1在根和块茎中高表达，CtMT2和CtMT3在叶片中高表达，CtMT4则在种子中显著表达[22]。这种差异说明MT基因呈现组织特异性表达模式，它们在不同组织中具有特定功能，所以植物的种类不同或同一植株不同部位的表达模式都可能存在差异。本研究发现，正常条件下BnMLP2在苎麻根、茎、叶中均有表达，且表达量无显著差异；镉胁迫处理后，其在根和叶中的表达量于胁迫12h达到峰值，分别为对照的3.6、8.7倍，且在叶中的表达量显著高于根和茎，之后表达量下降；而茎中表达量则持续上升，于24h时最高。这表明BnMLP2可能主要在苎麻地上部发挥作用，与多数植物MT基因在根系富集表达的模式不同，可能与苎麻将镉向地上部转运并储存的耐镉策略相关[23]。独特的地上部高表达模式又展现了苎麻MT基因的物种特异性，为深入理解MT家族的功能分化提供了新视角。
3.2 BnMLP2异源表达的功能验证
异源表达系统是验证基因功能的有效手段。本研究将BnMLP2转入野生型酵母Y252和镉敏感型酵母Δyap1，发现75μmol·L-1CdCl2胁迫下，转基因酵母的菌落面积显著大于空载对照组，且其在100μmol·L-1CdCl2胁迫下仍能生长，而空载酵母生长受严重抑制，证实BnMLP2可直接增强微生物的镉耐受性。芋头CeMT2b蛋白具有潜在的镉结合蛋白结构特征，在大肠杆菌和烟草中均能高效发挥镉结合螯合剂功能，增强镉耐受性[24]。麻风树JcMT2a基因可显著提高大肠杆菌对重金属镉胁迫的耐受性，还能恢复对镉敏感酵母突变体的耐受能力[25]。本研究中，过表达BnMLP2拟南芥植株在400μmol·L-1CdCl2胁迫下，其鲜重和根长显著高于WT，生长抑制率显著降低，与小立碗藓PpMT2转基因拟南芥的表型一致[26]，进一步验证了BnMLP2具有提高植物镉耐受性的功能。
3.3 BnMLP2调控植物耐镉性的分子机制
3.3.1 抗氧化系统及逆境代谢物的调控作用
MT具有较强的重金属螯合和活性氧清除能力[27-28]。本研究发现，镉胁迫下，转基因拟南芥的镉积累量显著高于WT，且转基因植株表现出了更强的镉耐受性，推测过表达BnMLP2生成更多的MT，可用于螯合镉离子，降低其对植物细胞的损伤。这一结果与过表达OsMT1e的水稻结果一致[29]。BnMLP2通过多途径协同增强植物耐镉性：一方面是积累逆境代谢物，转BnMLP2拟南芥在镉胁迫下表现出较低的膜脂氧化损伤和更多的GSSG、GSH和γ-GCL积累，而GSH是合成PCs的前体，本研究中虽PCs含量低于WT，但推测BnMLP2可能直接通过自身巯基螯合镉离子，减少对PCs的依赖；另一方面是提升抗氧化能力，转基因拟南芥的SOD、APX活性显著高于WT，而MDA和H2O2含量显著降低，表明BnMLP2可能通过增强ASA-GSH循环清除活性氧，减轻膜脂过氧化损伤，从而提高植株抗氧化能力。在表达不同MT基因的植物中也观察到了类似结果，异源表达鹰嘴豆MT1基因的拟南芥在重金属胁迫下APX活性显著增强，且积累了更多的GSH[30]；但是过表达MTa1的转基因杨树在锌和铜胁迫下APX活性下调[31]。因此MT对ASA-GSH循环的影响有待进一步研究。
3.3.2 抗逆相关基因的表达调控
AtMT1a、AtMT2a及AtMT3a隶属于拟南芥MT家族，该类蛋白在生物体内具金属螯合剂活性与氧化应激防护功能，可以在一定范围内使植物细胞在面对重金属离子和过氧化物的毒害时维持正常的生理功能，进而帮助植物抵御金属离子与过氧化物所造成的毒害[32]。本研究中，镉胁迫下转基因株系的AtMT1a、AtMT3a表达量显著高于WT，揭示BnMLP2过表达能增强镉胁迫下AtMT1a、AtMT3a表达。
9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶（9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase，NCED）是高等植物体内脱落酸生物合成过程中的关键酶[33]；WRKY转录因子参与植物的非生物胁迫机制[34-35]。研究表明，甘薯MT基因受外源激素的诱导表达增强[36]；玉米ZmMT基因的启动子区含有大量激素调控元件和激素相关转录因子结合位点[37]。这些结果表明MT与植物激素相互影响。在拟南芥中，AtNRAMP3蛋白定位于液泡膜上，介导铁、锰和镉等重金属的转运[38]，AtNRAMP3作为液泡膜转运蛋白可促进镉的转运与螯合。镉胁迫下转基因拟南芥中AtNRAMP3的表达量显著上调，促进了镉离子在转基因拟南芥细胞内的转运能力[39-40]，然而植株并未出现明显的镉毒害症状，原因之一可能是AtNRAMP3促进了镉离子的区隔化，使其转运到液泡中储存。因此，BnMLP2可能不仅通过增强抗氧化系统来缓解镉胁迫，还可能通过上调AMT1a、AMT3a等基因表达量促进MT等物质的合成，增强对镉的胞内螯合，从而协同提高植物对镉的耐受性。
将BnMLP2基因在酵母和拟南芥中异源表达，结果表明，BnMLP2显著增强酵母（野生型及镉敏感型）和转基因拟南芥对镉胁迫的耐受性。在400μmol·L-1CdCl2处理下，转BnMLP2拟南芥的鲜重、根长、抗氧化酶活性、及GSH和GSSG含量均显著高于WT，而氧化损伤（MDA、H2O2）减轻，并诱导多个耐镉相关基因（AtMT1a、AtMT3a、AtNRAMP3和AtWRKY40）表达上调。由此可见，BnMLP2通过增强抗氧化能力、调节离子稳态及诱导抗逆基因表达来提高拟南芥和酵母对镉胁迫的耐受性，研究结果为苎麻耐镉机制的解析、耐镉品种选育及镉污染土壤修复提供了参考。
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文章摘自：罗贵英,张君予,王立琦,等.异源表达苎麻金属硫蛋白BnMLP2基因响应重金属镉胁迫功能分析[J].中国农业科技导报(中英文),2026,28(7):65-75.DOI:10.13304/j.nykjdb.2025.0895.
