褪黑素抗硒毒性的保护机制gydF4y2Ba芸苔栗鸟gydF4y2Ba：洞察生理性状，生物合成和抗氧化机械gydF4y2Ba

背景gydF4y2Ba

普遍存在的信号分子褪黑素(gydF4y2BaNgydF4y2Ba- 乙酰-5-甲氧基苯胺）（MT）在植物发育和应力耐受性中起重要作用。硒（SE）可以在高浓度下是植物毒性。高等植物中MT和SE（IV）胁迫之间的相互作用尚不清楚。本研究的目的是根据生理和生理学和求解外源Mt（0μm，50μm，50μm和100μm，100μm，100μm）应力的外源Mt（0μm，50μm，100μm，100μm）应力的防御作用。生化特性，硫醇生物合成和抗氧化系统gydF4y2Ba芸苔栗鸟gydF4y2Ba植物受这些治疗。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

Se (IV)胁迫被抑制gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba生长和生物质积累，降低颜料含量，降低净光合速率（gydF4y2BaPgydF4y2Ba_ngydF4y2Ba）和psii光化学效率（gydF4y2BaFV / FM.gydF4y2Ba)的剂量依赖性。上述所有反应均通过外源MT治疗得到有效缓解。外源MT通过减少硒诱导的活性氧(ROS)积累，减轻氧化损伤和脂质过氧化作用，保护细胞膜免受硒毒害。MT还通过恢复叶面水和糖水平来缓解渗透胁迫。相对于单独硒处理，MT和Se联合处理上调了ros解毒酶SOD、APX、GR和CAT，增加了脯氨酸、游离氨基酸和硫醇组分GSH、GSSG、GSH/GSSG、NPTs、PCs和cys，上调了代谢酶γ-ECS、GST和PCs。因此，MT可减轻硒对植物的氧化损伤。MT促进了根中螯合剂的积累，在那里对硒进行解毒，并阻碍其进一步向叶片转移。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

外源性MT改善了生理性状性状，抗氧化系统和硫醇配体生物合成gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba主要通过提高硒排毒和封存，特别是在根部水平的溶解。我们的结果表明，通过足够的MT供应，更好地了解Se-Phyotootooticity和Se-Pression减轻。MT引起的植物耐受机制对SE压力的耐受性对开发富含SE的土壤中的安全作物生产的新策略具有潜在的影响。gydF4y2Ba

图形抽象gydF4y2Ba

• ➣过量的Se抑制植物生长，生物质积累和损害光合作用gydF4y2Ba

• 证明Se能够引起渗透胁迫并调节硫醇代谢gydF4y2Ba

• ➣SE通过去同步ROS解毒酶活性诱导氧化损伤gydF4y2Ba

• ➣外源性MT通过清除SE-oxidative损害来保护物理生化性状gydF4y2Ba

• ➣MT通过诱导硫醇积聚来增强植物耐受，以在根中螯合。gydF4y2Ba

天然存在的金属硒硒（SE）是人和某些动物的必需微量营养素/痕量元素。然而，它在植物中的效果和重要性仍然存在争议[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba］．硒的重要性和植物毒性可能取决于剂量、形态和目标物种[gydF4y2Ba2gydF4y2Ba］．在过去的几十年里，农业土壤中的硒水平一直在上升，可能对植物、人类和动物有毒[gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba］．化石燃料燃烧，采矿，灌溉和工业排放是大规模硒污染的主要来源[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba］．土壤硒含量一般在0.01-2 mg kg之间gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}．然而，在某些地区，如中国湖北省，土壤硒水平过高(> 10 mg kggydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}) [gydF4y2Ba5gydF4y2Ba］．Selenite（IV）和硒酸盐（VI）是可用于土壤中植物摄取的SE的主要形式。虽然，硒沸石通过磷酸盐转运蛋白运输，并且硒酸盐由不同植物中的硫酸盐转运蛋白介导的[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba］．在非常高的浓度下，SE形式都是植物毒性的。然而，SE（IV）对植物比SE（VI）更有害，对农民有问题[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba，gydF4y2Ba7gydF4y2Ba］．植物生长在污染的土壤中存在含有萎黄和发育不良的生长[gydF4y2Ba8gydF4y2Ba］．Se过量可能会扰动光合作用，诱导活性氧物质（ROS）生产，通过促进脂质过氧化造成血浆膜[gydF4y2Ba9gydF4y2Ba，gydF4y2Ba10gydF4y2Ba，gydF4y2Ba11gydF4y2Ba］．响应于氧化应激，植物产生抗氧化酶如超氧化物歧化酶（SOD），过氧化物酶（POD），过氧化物酶（猫），抗坏血酸过氧化物酶（APX）和谷胱甘肽还原酶（GR）。植物还生产硫醇配体，例如非蛋白质硫醇（NPTS），半胱氨酸（Cys），降低的谷胱甘肽（GSH），氧化的谷胱甘肽（GSSG）和植物切肽（PCS），以螯合和解毒金属和金属化[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba，gydF4y2Ba13gydF4y2Ba，gydF4y2Ba14gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

褪黑激素（gydF4y2BaNgydF4y2Ba-乙酰-5-甲氧基色胺(MT)是一种广泛存在的信号分子，具有多效性，对动植物具有调节作用。在动物中，MT调节昼夜节律的睡眠-觉醒周期和季节性繁殖(植物除外)。植物在双细胞器(线粒体和叶绿体)中合成MT的能力[gydF4y2Ba15gydF4y2Ba］．在高等植物中，MT于1995年首次发现[gydF4y2Ba16gydF4y2Ba］．它具有保护植物免受环境胁迫等多种生理功能。为此，植物通常会提高内源性MT产量[gydF4y2Ba17gydF4y2Ba］．在胁迫条件下，MT促进植物生长，延缓衰老，调节光周期响应和根系构型[gydF4y2Ba18gydF4y2Ba］．MT还可以保护植物免受非生物胁迫，如热[gydF4y2Ba19gydF4y2Ba),冷(gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba]， 盐 [gydF4y2Ba21gydF4y2Ba]，干旱[gydF4y2Ba22gydF4y2Ba]和重金属[gydF4y2Ba23gydF4y2Ba］．MT通过诱导自由基和活性氧(ROS)的酶解毒来增强植物的抗逆性[gydF4y2Ba24gydF4y2Ba]通过清除过量的ROS [gydF4y2Ba23gydF4y2Ba，gydF4y2Ba24gydF4y2Ba，gydF4y2Ba25gydF4y2Ba］．然而，MT和金属体之间的串扰诸如SE（IV）之间的串扰差异很差，并且可以进一步调查。gydF4y2Ba

油菜（gydF4y2Ba芸苔栗鸟gydF4y2BaL.)被广泛种植作为食用油的来源。它能抵抗铬的植物毒性作用[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba，gydF4y2Ba27gydF4y2Ba，gydF4y2Ba28gydF4y2Ba]，镉[gydF4y2Ba29gydF4y2Ba，gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba],[钴gydF4y2Ba31gydF4y2Ba，gydF4y2Ba32gydF4y2Ba]，铍[gydF4y2Ba33gydF4y2Ba]和硒[gydF4y2Ba10gydF4y2Ba，gydF4y2Ba11gydF4y2Ba］．最近的报道表明50μmolkggydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}外源MT施用于gydF4y2BaCyphomandra betaceagydF4y2Ba［gydF4y2Ba34gydF4y2Ba]和100μmollgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}外源性Mt处理gydF4y2Ba麦基径庭院gydF4y2Ba和gydF4y2BaGalinsoga parvifloragydF4y2Ba［gydF4y2Ba35gydF4y2Ba]通过改善植物生长、光合作用和抗氧化系统来缓解镉(Cd)的毒性。结果表明，100 μM MT对番茄抗氧化剂、谷胱甘肽、PC和Cd的吸附水平最高[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba］．最近有报道称，MT和Se之间的相互作用可以减轻番茄植株的Cd毒性[gydF4y2Ba36gydF4y2Ba］．然而，MT在高等植物中衰减SE（IV）植物毒性的作用仍然未知。诸如GSH和PC的硫醇已经证明植物中的螯合剂，抗氧化和胁迫耐受性诱导性质。然而，尚未完全阐明MT促使硫醇生物合成和MT相关的SE（IV）抗性的机制。gydF4y2Ba

在此，我们研究了MT对高等植物硒(IV)胁迫的影响，并试图揭示其中的生化机制。我们认为MT可能在硒(IV)耐受中发挥防御作用，并参与螯合和抗氧化以外的其他生理过程。我们认为，植物在硒胁迫下诱导的硫醇形式和水平可能是mt促进硒胁迫响应的生物标志物。本研究的目的是阐明mt诱导的机制影响生理生化特性gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba组织及其渗透性代谢物和SE（IV）胁迫下的硫醇代谢。该信息可用于评估和减轻饲养饲养的污染风险，饲养升高的硒（IV）负担。gydF4y2Ba

植物材料和实验设计gydF4y2Ba

黑色种子Zs（Zheshuang）758的种子gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba(油菜)来源于浙江大学农业与生物技术学院。上述品种曾作过试验[gydF4y2Ba11gydF4y2Ba，gydF4y2Ba37gydF4y2Ba，gydF4y2Ba38gydF4y2Ba]耐受不同的重金属/金属体。将种子在培养皿中的滤纸上在25℃下灭菌并在25℃下发芽。种植种子种植在含有泥炭土壤的塑料盆（170mm×220mm）中。它们在温室内维持下列条件：光强度为400μmolmgydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba} s^{−1gydF4y2Ba}，温度为16-20°C，相对湿度为60％。第五叶的出现后，挑选均匀大小的幼苗并将其移入塑料盆中的板孔（每罐五株植物），具有半强度的Hoagland营养溶液[gydF4y2Ba39gydF4y2Ba］．营养液用气泵不断曝气。霍格兰溶液的组成为(μmol/L): 3000 KNOgydF4y2Ba_3.gydF4y2BaCa (NO)gydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba）gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba，1000 mgso.gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba，10 kh.gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba阿宝gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba，12个fec.gydF4y2Ba_6gydF4y2BaHgydF4y2Ba_6gydF4y2BaOgydF4y2Ba_7gydF4y2Ba，500 H.gydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba薄gydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba，800 znso.gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba，50 mncl.gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba300 CuSOgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba，100天gydF4y2Ba_2gydF4y2BaMoo.gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba．溶液pH维持在6.0。每个处理4个花盆(重复)，每4天补灌营养液。在8 d的驯化期后，硒以亚硒酸钠(NagydF4y2Ba_2gydF4y2Ba所以gydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba)，将要求的浓度(0 μM、50 μM、100 μM、200 μM)同时提供MT (50 μM和100 μM)到全强度霍格兰溶液中。所采用的治疗方法有:(1)控制(Ck),(2) 50μM Se (IV),(3)仅100μM Se (IV),(4)仅200μM Se (IV),(5) 50μM MT,(6)仅100μM MT,(7) 50μM Se (IV) + 50μM MT,(8) 50μM Se (IV) + 100μM MT,(9) 100μM Se (IV) + 50μM MT(10) 100μM Se (IV) + 100μM MT(11) 200μM Se (IV) + 50μM MT,和(12)200μM Se (IV) + 100μM MT。选择的治疗浓度pre-experimental研究的基础上,建立了不同水平(低到高)Se (IV) 0μM, 50μM, 100μM, 200μM, 300μM, 400μM, 500μM的NagydF4y2Ba_2gydF4y2Ba所以gydF4y2Ba_3.gydF4y2BaMT (0 μM、25 μM、50 μM、100 μM和200 μM)。50 μM硒对植物生长具有轻微的毒害作用，100 μM硒对植物生长具有明显的明显毒害作用，而200 μM硒对植物生长具有明显的毒害作用。在Se (IV)胁迫条件下，50 μM和100 μM MT的植株表现出最佳响应。特定(磷酸盐/硅)转运基因的选择是在我们的实验前发现的基础上进行的。在初步研究中，我们对磷酸盐(gydF4y2BaOsPT1, OsPT2gydF4y2Ba，gydF4y2BaOsPT4gydF4y2Ba，gydF4y2BaOsPT6gydF4y2Ba,gydF4y2BaOsPT10gydF4y2Ba），硫酸盐（gydF4y2BaSULTR1gydF4y2Ba）和硅（gydF4y2BaLSI2.gydF4y2Ba）转运蛋白基因，以了解叶片和根部的硒酸盐的潜在候选基因gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba．这些转运基因(gydF4y2BaOSPT2和LSI2）gydF4y2Ba由于它们相对较高的丰富而被选中。通常植物上调磷酸转运蛋白基因在根中的表达[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba，gydF4y2Ba40gydF4y2Ba，gydF4y2Ba41.gydF4y2Ba］．因此，我们针对这些转运蛋白的基因表达的植物根源。在SE（IV）和MT（单独和结合）治疗的十五天后，实验终止。然后收获植物以进行生理生化，代谢和解剖学研究。gydF4y2Ba

形态学参数和相对含水量（RWC）gydF4y2Ba

直接在收获后，根据[叶片）测量新鲜生物量和根部gydF4y2Ba42.gydF4y2Ba］．然后将植物样品烘箱干燥（70℃）4小时。根据[的测量植物长度，根和叶面积gydF4y2Ba26gydF4y2Ba］．每个重复的完全拉伸新鲜叶子（来自顶点的第四个）用于确定RWC，如[gydF4y2Ba43.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba44.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba45.gydF4y2Ba)，稍作调整。直接称鲜叶(无中脉)，浮于培养皿中去离子化蒸馏水(DDW)表面，黑暗浸泡48 h。滤除叶片的粘水，观察到叶片的膨压重量。在70°C下脱水48 h后，获得干重。RWC的计算公式如下:gydF4y2Ba

颜料含量，气体交换和叶绿素荧光测量gydF4y2Ba

光收获颜料含量，包括叶绿素（gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba，gydF4y2BabgydF4y2Ba)和类胡萝卜素是用先前报道的96% (v/v)乙醇从上半部发育完全的叶片中提取的[gydF4y2Ba11gydF4y2Ba］．净光合速率(gydF4y2BaPngydF4y2Ba）使用红外气体分析仪（IRGA）便携式光合系统（LI-COR 6400，LINCOLN，NE，USA）记录，如[gydF4y2Ba32gydF4y2Ba］．用于测定光系统II (gydF4y2BaFV / FM.gydF4y2Ba），第二次完全膨胀的叶子首先在深色适应中保留20分钟，然后测量gydF4y2BaFV / FM.gydF4y2Ba由成像脉冲振幅调制(PAM)荧光计携带(image - maxi;Heinz Walz, Effeltrich，德国)[gydF4y2Ba46.gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

HPLC-MS的内源Se和MT的提取和定量gydF4y2Ba

通过早期报道的方法提取植物组织中的内源SE [gydF4y2Ba11gydF4y2Ba］．对植物内源MT的测定进行了一些修改[gydF4y2Ba47.gydF4y2Ba］．将新鲜样品（0.5g）的叶片和根部接地并在含50ng ml的5ml甲醇中均化gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}［gydF4y2Ba_2gydF4y2BaHgydF4y2Ba^6gydF4y2Ba] -mt（多伦多研究化学品有限公司，加拿大多伦多，安大略省）用作内标。在4℃下在黑暗中振荡匀浆过夜并以15,000g离心10分钟。后来将上清液转移到新管后，再次用2ml甲醇萃取段并与上清液的级分混合。为了纯化Mt，将上清液转移到C中gydF4y2Ba^18gydF4y2Ba固相提取（SPE）盒（水域，MILFORD，MA，USA）。然后在氮气下严格脱水萃取的材料。将所得残余物溶于0.5ml甲醇（70％）中，并在Agilent-XDB上对Agilent 6460三重四QUAD LC / MS进行HPLC电喷雾电离/ MS-MS分析gydF4y2Ba^18gydF4y2Ba柱（2.1 mm×150 mm，安捷伦科技，法兰克福，德国）。通过量化估算恢复率[gydF4y2Ba_2gydF4y2BaHgydF4y2Ba^6gydF4y2Ba] -mt作为内部标准[gydF4y2Ba48.gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

可溶性糖，游离氨基酸和脯氨酸含量gydF4y2Ba

由[gydF4y2Ba49.gydF4y2Ba]被用于测定可溶性糖含量。总游离氨基酸和脯氨酸含量按[gydF4y2Ba50.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba51.gydF4y2Ba] 分别。gydF4y2Ba

量化MDA，ROS，相对电解质泄漏（Rel）和H的组织化学鉴定gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和o.gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^{•- - - - - -gydF4y2Ba}作为压力标记gydF4y2Ba

h的内容gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba，O.gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^{•- - - - - -gydF4y2Ba}和MDA的测定方法如下[gydF4y2Ba32gydF4y2Ba］．用于MDA测定的TBA方法采用了一点变化。将新鲜样品（0.2g）均化，在10mL 0.25％TBA中萃取，由10％三氯乙酸（TCA）制成。然后将萃取的材料在95℃下加热30分钟并冰冷冷却以终止反应。将冷却的混合物以10,000g离心10分钟后，在532nm处测量上清液的吸光度。通过减去在600nm处的吸光度值校正非特异性浊度，并且使用155mm的消光系数计算MDA水平gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}．h的积累gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和o.gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^{•- - - - - -gydF4y2Ba}在gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba通过用3,3-二氨基苯甲酸（DAB）和Nitroblue四唑鎓（NBT）染色，如[gydF4y2Ba38gydF4y2Ba］．对于Rel，在去离子水中振荡Root（0.1g）部分30分钟，然后测量浴介质（EC1）的导电性。同样，样品煮沸15分钟，并测量第二导电性（EC2）[gydF4y2Ba52.gydF4y2Ba］．通过使用以下公式测定总电导率。gydF4y2Ba

ROS-detoxifying酶gydF4y2Ba

对于酶分析，叶子和根样品（各自0.5g）在50mm kh中均化gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba阿宝gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba缓冲液（pH 7.8）并以10,000g离心（EPPendorf AG，2231，汉堡，德国）。漂浮液体（上述沉淀）用于分析随后的酶活性。通过以下方法确定总超氧化物歧化酶（SOD，EC 1.15.1.1）。gydF4y2Ba53.gydF4y2Ba］．过氧化物酶(POD, EC.11.1.7)活性测定gydF4y2Ba54.gydF4y2Ba)，稍作调整。反应混合物包含50mm KHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba阿宝gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba缓冲液(pH 7.0)， 1%愈创木酚(CgydF4y2Ba_7gydF4y2BaHgydF4y2Ba_8gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba），0.5％hgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba酶提取物100 μL。愈创木酚引起的改变在470 nm处估计。过氧化氢酶(CAT, EC 1.11.1.6)用[gydF4y2Ba55.gydF4y2Ba]使用hgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba(消光系数39.4 mM cmgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})．谷胱甘肽还原酶(GR, EC 1.6.4.2)活性测定方法:gydF4y2Ba56.gydF4y2BaNADPH在340 nm(消光系数6.2 mM cm)下氧化gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})．通过[抗坏血酸过氧化物酶（APX，EC 1.11.11）活性的测定法测量[gydF4y2Ba57.gydF4y2Ba略有变化。反应混合物的变化为100 mM KHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba阿宝gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba缓冲液(pH 7.0)， 0.1 mM EDTA-NagydF4y2Ba_2gydF4y2Ba, 0.05小时gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba， 0.3 mM抗坏血酸，100 μL蛋白提取物。H处理30 s后，在290 nm处检测吸光度gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba添加。gydF4y2Ba

扫描电子显微镜（SEM）估计硫醇化合物及叶气孔观察gydF4y2Ba

分别估计非蛋白质硫醇（NPT）和还原和氧化谷胱甘肽（GSH和GSSG），根据[gydF4y2Ba58.gydF4y2Ba］．测定植物螯合素(PCs)浓度为PCs = NPT - (GSH + GSSG) [gydF4y2Ba59.gydF4y2Ba］．对于扫描电镜，叶片样品立即用2.5%戊二醛固定，然后用1% OsO后固定gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba在（0.1μm）磷酸盐缓冲盐水（PBS; pH 6.8）中以避免样品制备期间的任何损伤。将固定叶脱水在梯级乙醇溶液中，转移至醇+乙酸乙酸乙酸乙酸酯（1：1，v / v）混合物，然后转移至纯异戊酯。最后，用液体C0在Hitachi Model HCP-2中真空干燥样品gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba并涂上日立模型E-1010离子溅射的金钯。使用S-4800显微镜（Hitachi LED，日本，日本，型号TM-1000）进行SEM观察。gydF4y2Ba

总RNA的提取和实时荧光定量PCR (qRT-PCR)检测gydF4y2Ba

用Trizol方法从叶和根(约100 mg)组织中手工提取总RNA。为了去除基因组DNA (gDNA)并合成cDNA，我们使用了Prime scriptTM RT试剂和gDNA橡皮擦试剂盒(Takara, Co.， Japan)。在iCycler iQTM实时检测系统(Bio-Rad, Hercules, CA, USA)中，使用SYBR®Premix Ex Taq II (Takara, Co. Ltd, Japan)对不同处理合成的cDNA进行实时定量(qRT-PCR)检测。针对磷酸盐/硅基因的引物从NCBI (gydF4y2Bahttp://www.ncbi.nlm.nih.govgydF4y2Ba)．前向（f）和反向（R）引物的序列（5'→3'）在附加文件中给出gydF4y2Ba1gydF4y2Ba：表S2。通过采用[的方法，建立PCR病症gydF4y2Ba60.gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

统计分析gydF4y2Ba

研究了物理化，渗透压和植物切噻吩数据中的显着差异。结果表示平均值±标准偏差为四到六（最小三个）重复。通过使用统计包，SPSS版本16（芝加哥，IL，USA）分析数据。使用双向方差分析（ANOVA），然后使用Duncan的多个范围测试（DMRT）（gydF4y2BaPgydF4y2Ba < 0.05). For supplementary data, two-way ANOVA and β-coefficients were used followed by Duncan’s Multiple Range Test (DMRT) with significances atPgydF4y2Ba，0.05和0.01 [gydF4y2Ba61.gydF4y2Ba］．图表是通过在Origin Pro版本8.0中绘制数据（Origin Lab Corporation，Wellesley Hills，Wellesley，Ma，Ma，Ma）中的数据来编写数据。gydF4y2Ba

硒诱导的内源MT生物合成和外源MT降低了植物组织对硒的吸收gydF4y2Ba

为了研究外源硒(Se)对内源褪黑激素(seratonin, MT)生物合成和硒吸收的影响，我们测定了内源硒和硒的积累gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba叶子和根在各种se剂量（附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:表S1)。对于对照组，没有显著性差异(gydF4y2BaPgydF4y2Ba ≥ 0.05) differences between the leaf and root in terms of Se content. Substantial increases in leaf and root Se content with increasing Se dose (50 μM, 100 μM, and 200 μM) were observed relative to the controls. Maximum increases in Se content were measured at 200 μM Se. The accumulation in the roots was 1367.21 mg kg^{−1gydF4y2Ba}叶片的DW为285.60 mg kggydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}DW。用剂量增加内源性Mt含量和MT诱导。相反，在非应力条件下，Mt浓度在叶片和根中仍然几乎是恒定的。SE处理的植物在200μmSE中显示最大MT生物合成。在这种剂量下，叶片和根部的MT水平分别比50μMSE和100μMSE剂量分别为59和65％和76％和85％。这些发现证实，外源SE诱导内源性MT积累gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba组织。硒积累是显着的（gydF4y2BaPgydF4y2Ba≤0.05)，随着硒剂量的增加，根中硒含量高于叶gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:表S1)。这种现象意味着将SE易位减少到叶片中的易易位和根部中的综合积聚。外源性MT减少了植物组织中的摄取和易位。相对于对照，100μmMT显着处理（gydF4y2BaPgydF4y2Ba ≤ 0.05) reduced plant Se content by 58 and 61%, 33 and 34%, and 21 and 22% in the leaves and roots at 50 μM, 100 μM, and 200 μM Se, respectively. These findings confirmed that exogenous Se induces the accumulation of endogenous Se and that exogenous MT + Se application reduces Se accumulation inB. Napus.gydF4y2Ba叶和根。gydF4y2Ba

外源MT减轻了硒诱导的植物生长、生物量积累和光合作用降低gydF4y2Ba

内生MT生产gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2BaSE压力下的幼苗表明，MT参与工厂中的生物化学和生理过程（附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:表S1)。我们重点研究了硒诱导的植物生长、生物量生产的表型变化(见表3)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)和光合作用(图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba以阐明MT减轻硒胁迫的机制。对于对照组，没有显著差异(gydF4y2BaPgydF4y2Ba ≥ 0.05) between MT level and Se concentration. Selenium at 50 μM caused no significant changes in plant morpho-physiology whereas 100 μM Se slightly modified these attributes ofB. Napus.gydF4y2Ba．另一方面，200 μM Se诱发了严重的叶面褪绿，且显著(p < 0.05)。gydF4y2BaPgydF4y2Ba≤0.05)叶片鲜干生物量(49和46%)、根鲜干生物量(39和53%)、株高(44%)、叶面积(32%)、gydF4y2BaCHL A.gydF4y2Ba（31％），gydF4y2BaCHL B.gydF4y2Ba（43％），类胡萝卜素（45％），净光合速率（54％），gydF4y2BaFV / FM.gydF4y2Ba(46%)相对于对照组。所有剂量的外源MT都能逆转硒的有害作用。100 μM MT + 50 μM Se处理显著提高了叶片鲜干质量(8和17%)、根系鲜干质量(25和17%)、株高(7%)、叶面积(6%)、gydF4y2BaCHL A.gydF4y2Ba(30%),gydF4y2BaCHL B.gydF4y2Ba(18%)、类胡萝卜素(10%)、净光合速率(13%)gydF4y2BaFV / FM.gydF4y2Ba(14%)与其他MT + Se组合处理相比。与50 μM MT相比，100 μM MT对硒胁迫的抑制效果更好。外源MT也减轻了生长抑制gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba幼苗在Se胁迫下。gydF4y2Ba

外源性MT改善了代谢补偿，减轻了氧化损伤，并通过减少SE压力保持膜完整性gydF4y2Ba

为了探讨MT在Se诱导的渗透应激中的作用，我们将相对含水量（RWC），水溶性糖（WSG），游离氨基酸（FAA）和脯氨酸（图。gydF4y2Ba2gydF4y2BaA-c)处理之间的水平。RWC和WSG随硒剂量的增加而降低。RWC和WSG的最大降低发生在200 μM Se时，且显著(gydF4y2BaPgydF4y2Ba≤0.05)。在此硒用量下，RWC和WSG分别比对照低56和74%。外源MT增加了硒暴露降低的RWC和WSG。当硒浓度为50 μM时，RWG和WSG的最大回收率为16%，当硒浓度为200 μM时，RWG和WSG的最小回收率为9%。gydF4y2Ba2gydF4y2BaA和B）。独立的SE治疗显着（gydF4y2BaPgydF4y2Ba ≤ 0.05) increased FAA and proline compared with the control. The 50 μM, 100 μM, and 200 μM Se doses increased FAA and proline by 11 and 16%, 48 and 46%, and 109 and 82%, respectively. Exogenously applied MT increased foliar FAA and proline with increasing Se dose. Maximum increases in FAA and proline were detected at 100 μM MT + 200 μM Se (51 and 32% higher, respectively, than the other MT + Se treatments). The standalone MT treatment slightly increased foliar FAA and proline relative to the control (Fig.2gydF4y2BaC）。gydF4y2Ba

主要植物生物标志物的氧化损伤，hgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和o.gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^{•- - - - - -gydF4y2Ba}的叶和根gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba在SE压力下。此外，还评估了MT在减轻Se诱导的氧化损伤时的作用（图。gydF4y2Ba2gydF4y2Bad和e）。相当多的H.gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和o.gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^{•- - - - - -gydF4y2Ba}累积在根部而不是叶子。相对于对照，H有17％和22％，71％和76％，144％和168％增加gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和29％和20％，68％和63％，147％和165％的o增加gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^{•- - - - - -gydF4y2Ba}在50μm，100μm和200μm的叶片和根部。外源性MT缓解诱导的氧化损伤。对于100μmMt+50μmSe的处理，观察到最强的MT介导的氧化损伤的降低，其中叶子和根部H.gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和o.gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^{•- - - - - -gydF4y2Ba}与所有其他MT + SE治疗相比，水平分别为24〜25％，19％和24％。确认ROS（hgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和o.gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^{•- - - - - -gydF4y2Ba}）在植物中累积的植物压力和MT减弱了这种效果，我们染色了gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba植物与3,3-二氨基联苯胺(DAB)和硝基蓝四唑(NBT)。与对照相比，200 μM硒处理的植株根系呈深褐色(HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba）和深蓝色（ogydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^{•- - - - - -gydF4y2Ba}）染色（图。gydF4y2Ba2gydF4y2Bag和h）。相比之下，MT治疗降低了DAB和NBT染色的强度gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba根暴露于SE压力。此外，外源MT的应用促进了内源MT的生物合成（附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:表S1)。外源MT100μm强烈诱导的内源性Mt累积在施用下。gydF4y2Ba

为了探讨外源MT在保持血浆膜稳定性响应于SE应激的疗效，我们测量丙二醛（MDA）和相对电解质泄漏（Rel）（图。gydF4y2Ba2gydF4y2Bab和f)。相对于对照，没有重大变化（gydF4y2BaPgydF4y2Ba≥0.05)。然而，与对照组相比，MDA和REL显著(gydF4y2BaPgydF4y2Ba ≤ 0.05) increased by 11 and 8%, 33 and 24%, and 75 and 56% in the leaves and roots and by 24, 66, and 142% in the leaves at 50 μM, 100 μM, and 200 μM, respectively. Moreover, exogenous MT suppressed increases in MDA and REL relative to the control and the other MT treatments (Fig.2gydF4y2Bab和f)。gydF4y2Ba

MT通过诱导抗氧化酶和调节磷酸盐/硅运输器来增强培养耐受性gydF4y2Ba

为了检查MT在Se应激下调节ROS扫描系统的功效，我们测量超氧化物歧化酶（SOD），抗坏血酸过氧化物酶（APX），谷胱甘肽还原酶（GR）和过氧化氢酶（猫）活性gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba叶和根(图。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba广告）。SOD和APX活性增加，CAT和GR活性随着剂量的增加而降低。但是，最重要的（gydF4y2BaPgydF4y2Ba ≤ 0.05) alterations in antioxidant enzyme activity were detected at 200 μM Se. Exogenous MT further changed the enzyme activity levels under Se stress especially at MT and Se doses of 100 μM and 200 μM, respectively (Fig.3.gydF4y2Ba广告）。gydF4y2Ba

早期的研究报告说，SE（IV）通过磷酸盐/硅流入输送器运输（IV）[gydF4y2Ba60.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba61.gydF4y2Ba］．来评估这些转运基因的活性水平gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba，我们对其根部进行了表达分析。磷酸盐和硅流入输送器的基因表达分析（gydF4y2BaOsPT2gydF4y2Ba和gydF4y2BaLis)gydF4y2Ba2)基因表达明显上调。的表达gydF4y2BaOsPT2gydF4y2Ba比较丰富，表达比gydF4y2BaLis)gydF4y2Ba2.这些结果表明gydF4y2BaOsPT2gydF4y2Ba更积极地参与亚硒酸盐的吸收gydF4y2BaLis)gydF4y2Ba2(无花果。gydF4y2Ba3.gydF4y2Bae)。外源性MT上调了两种转运基因，特别是gydF4y2BaLis)gydF4y2Ba在100μmmt+200μmse（iv）时2（图。gydF4y2Ba3.gydF4y2Bae)。gydF4y2Ba

外源MT通过诱导内源螯合化合物及其代谢酶来刺激SE封存gydF4y2Ba

为了评估MT在诱导螯合剂生物合成中的功效，我们测量了谷胱甘肽（GSH），氧化的谷胱甘肽（GSSG），非蛋白质硫醇（NPTS），植物切丁蛋白（PCS）和叶子和根部的半胱氨酸水平gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba植物在SE应激下（图。gydF4y2Ba4gydF4y2Baa e)。独立的SE治疗显着增加了相对于对照的所有硫醇。检测200μmSe治疗的最大增加硫醇含量。外源性MT进一步增加了Se胁迫下的硫醇水平。与对照相比，在100μmmt+50μmse（37和42％，19和34％，16和6％，26和33％，20和32％，27％和27％，最大地观察到硫醇含量的最大增加叶片和根部的GSH，GSSG，GSH / GSSG，NPTS，PC和半胱氨酸分别。为了评估MT在SE解毒中的重要性，我们测量了参与植物硫醇代谢的酶（图。gydF4y2Ba4gydF4y2Baf-h)。相对于对照，独立的SE治疗显着（gydF4y2BaPgydF4y2Ba ≤ 0.05) upregulated gamma-glutamylcysteine synthase (γ-ECS), glutathione-年代gydF4y2Ba-转移酶(GST)和植物螯合酶(PCS)的活性分别为53和57%，51和85%，88和57%。外源MT进一步提高了这些酶的水平。与其他MT + Se处理和单独Se处理相比，100 μM MT + 50 μM Se处理叶片和根系的最大增幅分别为35和36% (γ-ECS)、40和58% (GST)和47和29% (PCS)。与单独硒处理相比，MT +硒处理增加了硫醇代谢，表明MT参与了硒的解毒。gydF4y2Ba

外源MT有助于气孔开口gydF4y2Ba

扫描电子显微镜（SEM）公开了叶片中的气孔长度和宽度较小gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba受到SE的压力比对照的那些。然而，SE暴露对气孔运动没有明显影响（图。gydF4y2Ba5gydF4y2Baa e)。的气孔gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba用外源MT处理的叶子比那些更宽，更宽，更开放gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba植物单独进行SE胁迫。MT可以通过液体留在叶子中的渗透留水来促进气孔开口。通过双向ANOVA和β-回归模型评估硒，褪黑激素和所有上述参数水平之间的相互作用（附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:表S3-S10)。gydF4y2Ba

硒(Se)的植物毒性是农业科学家主要关注的问题[gydF4y2Ba9gydF4y2Ba，gydF4y2Ba10gydF4y2Ba，gydF4y2Ba11gydF4y2Ba］．作为无梗死生物，植物已经开发了多方面的策略来抗争于各种压力源。最近，某些研究人员和科学家们研究了使用生长调节剂褪黑素（MT）来增加植物抗性[gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba]， 盐 [gydF4y2Ba21gydF4y2Ba]，干旱[gydF4y2Ba22gydF4y2Ba]和镉[gydF4y2Ba23gydF4y2Ba] 压力。gydF4y2Ba

外源MT对植物胁迫的效果取决于施用方式(预处理/叶面喷施/营养液)、用量、胁迫源和植物种类。叶片MT喷施(25 μM、50 μM和100 μM)处理Cd胁迫(25 μM和100 μM)，通过抑制Cd积累促进植物生长和抗氧化系统[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba］．然而，通过上调酶/非酶促抗氧化系统，Mt Seed Soak / Root浸渍/叶面喷雾（20μm和100μm）通过上调酶/非酶促抗氧化系统减少冷致氧化损伤[gydF4y2Ba62.gydF4y2Ba］．外源MT作为营养液(50 μM和200 μM)处理，提高了玉米幼苗的生长、生物量和抗氧化系统gydF4y2BaCyphomandra betaceagydF4y2Ba［gydF4y2Ba34gydF4y2Ba小麦幼苗[gydF4y2Ba63.gydF4y2Ba在Cd的压力下。gydF4y2Ba

该研究的结果表明，外源应用SE在植物组织中增加内源性MT（附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:表S1)。这种发现证实了早期报告的那些，其中SE预处理诱导内源性MT，而外源MT + SE应用在番茄植物中降低生长延迟和光抑制[gydF4y2Ba36gydF4y2Ba］．Se诱导的MT生物合成可以促进SE耐受性gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba．观察到的MT含量的增加，SE水平表明MT生物合成可以通过氧化应激和/或其他相关机制诱导。在这里，外源MT诱导德诺内源性MT生产（附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:表S1)就像它在大米中一样[gydF4y2Ba64.gydF4y2Ba]和小麦[gydF4y2Ba63.gydF4y2Ba］．因此，外源性MT增加了内源性Mt含量，并可调节抗氧化系统并限制ROS生成。反过来，De Novo内源MT生产gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba可以通过减轻Se诱导的氧化损伤来帮助缓解植物毒性。gydF4y2Ba

植物生物质随着剂量的增加而降低。外源MT回收了由SE压力引起的生物质积累的减少（表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．在水稻中观察到植物生长和生物质积累的Se诱导的下降[gydF4y2Ba9gydF4y2Ba可能是叶绿素损伤和蛋白质合成抑制的结果。外源MT (50 μM和100 μM)减轻了镉胁迫，促进了镉胁迫下玉米的生长和生物量的形成gydF4y2BaCyphomandra betaceagydF4y2Ba［gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]和小麦[gydF4y2Ba60.gydF4y2Ba]， 分别。在本研究中，MT在非应激和SE - 应激条件下减毒诱导的叶绿素降解和改善光合效率（图。gydF4y2Ba1gydF4y2Baf)。已有报道表明，MT抑制了黄瓜叶绿素降解，提高了光合效率[gydF4y2Ba65.gydF4y2Ba]， 小麦 [gydF4y2Ba66.gydF4y2Ba栀子花[gydF4y2Ba67.gydF4y2Ba]和番茄[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba，gydF4y2Ba68.gydF4y2Ba]在水，热，低光，镉和冷应力下。通过清除过量的ROS，MT可能会保持叶绿素和类胡萝卜素水平[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba］．净光合速率下降和光化学效率（gydF4y2BaFV / FM.gydF4y2Ba）在SE压力下（图。gydF4y2Ba1gydF4y2Bae和f）导致拍焕。因此，应力诱导的ROS产生通过中断电子传输链（ETC）来降低PSII光化学效率[gydF4y2Ba69.gydF4y2Ba］．相比之下，外源MT通过生物刺激途径提高PSII光化学效率，显著减轻光抑制并提高光合效率[gydF4y2Ba70gydF4y2Ba］．外源MT申请通过使光合作用等的最大光能量度响应于SE压力，限制了PSII效率下降。SE诱导的光合速率降低可能引发气孔闭合（图。gydF4y2Ba5gydF4y2Baf)。保卫细胞的变形可能是由于抑制维持保卫细胞充盈的代谢反应引起的。MT通过保持水势来增加气孔的长度和宽度。gydF4y2Ba2gydF4y2Bab)和脯氨酸(图。gydF4y2Ba2gydF4y2Bac)高水平，从而打开气孔(图。gydF4y2Ba5gydF4y2Bae和f）。MT维持细胞Turgor，增加脯氨酸水平，并在干旱胁迫下打开气孔[gydF4y2Ba71.gydF4y2Ba］．在本研究中，外源MT有效地恢复了硒诱导的保水能力下降gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba叶子（图。gydF4y2Ba2gydF4y2Bab）。以前的报道表明，小麦的外源性MT缓解水损失[gydF4y2Ba72.gydF4y2Ba]和玉米[gydF4y2Ba73.gydF4y2Ba]在盐胁迫下。在番茄叶在干旱条件下，通过促进切割蜡厚度的增加来恢复叶面水损失[gydF4y2Ba74.gydF4y2Ba］．因此，MT可以通过提高叶面水势，最小化水损失和维持植物代谢来保护植物免受水胁迫。gydF4y2Ba

脯氨酸，糖和游离氨基酸是生物相容性的溶质，可通过Osmoregulation，ROS清除和质膜完整性维护来保护植物免受应力条件[gydF4y2Ba75.gydF4y2Ba］．在这里，外源MT增加了硒诱导的脯氨酸和游离氨基酸水平的上升，并恢复了可溶性糖含量的下降(图。gydF4y2Ba3.gydF4y2BaA-C）。植物通常通过积累过量的渗透物如脯氨酸来恢复渗透均衡[gydF4y2Ba76.gydF4y2Ba］．观察到用外源MT处理的SE胁迫植物中的脯氨酸水平的增加（图。gydF4y2Ba2gydF4y2BaB)反映……的能力gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba叶子以抗氧化损伤[gydF4y2Ba77.gydF4y2Ba］．相容的溶质清除多余的ROS。外源MT增加了暗胁迫下栀子植物脯氨酸含量[gydF4y2Ba67.gydF4y2Ba］．然后，在植物应激下，MT可以通过抗氧化机制调节脯氨酸代谢。在Se胁迫下观察到植物中糖积累的下降（图。gydF4y2Ba2gydF4y2Baa）可以通过蛋白质变形来解释，由硒硫磺中的硒代亚硫蛋白如半胱氨酸和蛋氨酸来解释[gydF4y2Ba78.gydF4y2Ba］．MT可能有效地修复了这种损伤(图。gydF4y2Ba2gydF4y2Bab).最近的研究表明，MT可恢复小鼠体内的蛋白质损伤gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba通过增加其可溶性糖含量留下盐压力[gydF4y2Ba79.gydF4y2Ba］．硒胁迫下植物在MT处理下游离氨基酸的增加(图。gydF4y2Ba2gydF4y2Bac)表明MT在这些条件下诱导蛋白质水解和渗透调节。研究还表明，施用生长调节剂5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)通过诱导叶面游离氨基酸积累来调节植物代谢gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba维持或恢复蛋白质结构的完整性[gydF4y2Ba80gydF4y2Ba］．电解质泄漏的观察结果增加，HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和o.gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^{•- - - - - -gydF4y2Ba}，丙二醛gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba在硒胁迫下(图。gydF4y2Ba2gydF4y2BaB，D-F）引起严重的氧化损伤和脂质过氧化以及血浆膜完整性的损失。通过减少ROS和MDA含量并降低电解质泄漏，外源性MT反转Se诱导的氧化损伤。gydF4y2Ba

以前的研究公开了通过降低ROS和MDA积聚以及番茄中的电解质泄漏来维持氧化稳态[gydF4y2Ba62.gydF4y2Ba]和米[gydF4y2Ba64.gydF4y2Ba]经受冷应激。早期的报道证明外源MT激活抗氧化酶，并促进非酶促抗氧化剂的积累，以抵消由环境压力源引起的抵消损伤[gydF4y2Ba22gydF4y2Ba，gydF4y2Ba63.gydF4y2Ba］．外源性MT上调的SOD，APX，GR和CAT，又清除了SE应激下产生的过量的ROS（图。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba广告）。因此，外源MT可以充当诱导抗氧化防御系统并减少SE诱导的氧化损伤的信号分子。gydF4y2Ba

以前的研究表明，硒要么是通过硫酸盐或磷酸盐转运基因运输的[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba，gydF4y2Ba40gydF4y2Ba，gydF4y2Ba41.gydF4y2Ba］．在目前的研究中，建议硒沸石主要由磷酸铁蛋白转运蛋白而不是硅流入输送器介导（图。gydF4y2Ba3.gydF4y2Bae）揭示了磷酸盐运输途径在硒沸石摄取的关键作用。虽然需要进一步说服分子证据来支持这项调查。通过先前的结果强烈支持该假设，即在磷酸盐缺乏条件下，野生型和突变植物中硒耐植物的亚硝耐植物更加明显，导致磷酸盐转运蛋白的活化以增强磷酸盐摄取。并得出结论，磷酸铁偶联酯直接参与硒耐菌[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba，gydF4y2Ba40gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

各种酶促途径通过金属和金属离子螯合来合成来自GSH的植物影素[gydF4y2Ba81.gydF4y2Ba］．硫醇半胱氨酸，GSH，GSSG，NPT和PC参与金属辐射解毒[gydF4y2Ba82.gydF4y2Ba］．本研究表明，在硒胁迫下，植物的硫醇积累水平较高。此外，外源MT进一步增加了植物硫醇水平(图。gydF4y2Ba4gydF4y2Baa e)。因此，植物通过增加硫醇含量试图排毒SE。MT诱导的硫醇生物合成螯合番茄中的解毒CD [gydF4y2Ba12gydF4y2Ba］．在这里，MT增强了GR活性(图。gydF4y2Ba3.gydF4y2Bad）并增加GSH：GSSG比率（附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba表S3)gydF4y2BaB. Napus。gydF4y2Ba这些效果可以诱导γ-ECS（图。gydF4y2Ba4gydF4y2BaF）。观察到的GSH增加（图。gydF4y2Ba4gydF4y2Baa）由MT引起的可能增加γ-ECS活性，反过来延迟叶片衰老（图。gydF4y2Ba4gydF4y2BaF）。还报道了苹果树的这些反应[gydF4y2Ba70gydF4y2Ba］．在另一个研究中，外源MT上调gydF4y2BaSIGSH1gydF4y2Ba和gydF4y2BasipcgydF4y2Ba茄叶。这些基因分别编码谷胱甘肽和pc [gydF4y2Ba12gydF4y2Ba］．硫醇代谢酶γ-ECS、GST和PCS分别主要参与GSH的生物合成和偶联[gydF4y2Ba83.gydF4y2Ba］．在这里，硫醇代谢酶是响应植物硒暴露可能试图解毒。MT进一步强化了这一机制(图。gydF4y2Ba4gydF4y2Baf-h)。在硒暴露诱导的从头硫醇生物合成中，硫醇代谢酶的上调伴随着NPTs(主要是GSH和PCs)的增加(图)。gydF4y2Ba4gydF4y2Baa, c，和d).先前的研究表明，砷(As)胁迫上调硫醇代谢酶和NPTs [gydF4y2Ba14gydF4y2Ba］．这里，相对于单独硒处理，MT +硒处理诱导了更多的半胱氨酸积累(图。gydF4y2Ba4gydF4y2Bae）和gsh（图。gydF4y2Ba4gydF4y2Baa).这一反应可能使植物增加硫代谢，并介导硫醇代谢来解毒硒。升高的半胱氨酸和谷胱甘肽水平可以改善硫代谢，进而可以解毒砷[gydF4y2Ba84.gydF4y2Ba］．在MT + SE处理下的植物中的植物中的硫醇水平相对较高，仅在暴露于SE的那些中表明MT在SE解毒时非常有效。在根中螯合化合物如PC的相对较大的积累表明，这些器官是SE解毒的主要权利。此外，增强硫醇在根中积累而不是MT处理的叶子gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba表明，MT更有效地汇集在根中，并降低其移动性，使其不容易易于叶子（附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:表S1)。以前的研究提出，MT可能通过增强从头硫醇生物合成来阻止Cd从根向叶的转运[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

根据我们的发现，绘制了一个示意图，以突出硒诱导的毒性作用gydF4y2Ba芸苔栗鸟gydF4y2Ba由外源mt减轻的植物（图。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)．在这里，我们证实，高培养浓度降低了植物生长和生物质生产，PSII光化学效率受损（gydF4y2BaFV / FM.gydF4y2Ba），减少gydF4y2BaCHL A.gydF4y2Ba，gydF4y2BaCHL B.gydF4y2Ba，和类胡萝卜素水平，降低净光合速率，通过降低RWC增加渗透胁迫，改变气孔大小和形状。硒还通过促进脂质过氧化和氧化损伤破坏质膜完整性。这些影响反映在观察到的REL、MDA、HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和O.gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^{•- - - - - -gydF4y2Ba}的水平。升高的硒通过增强SOD和APX活性、增加脯氨酸和FAA水平以及螯合物的生物合成来扰乱植物的抗氧化系统。但降低了CAT、GR活性和可溶性糖浓度。外源MT与过量硒共施可诱导新生内源MT的产生。MT还能提高抗氧化酶的活性，清除过量的ROS，提高光合能力，恢复水分水平，保护细胞膜防止脂质过氧化。外源MT增加了RWC，降低了光抑制，降低了REL和MDA水平。因此，外源MT提高了硒胁迫下植物的生长和生物量积累。通过诱导抗氧化系统，增强GSH、GSSG、NPTs、PCs和半胱氨酸与硒的结合能力，增强植物的氧化应激防御和硒解毒作用。在本研究中，100 μM外源性MT是最有效的保护剂量gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba植物抵抗毒性效果。我们的研究结果表明，外源MT改善了SE耐受性并最小化了SE累积gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba植物。这些发现为理解植物MT效应和制定富硒土壤安全食品生产策略提供了参考。然而，外源MT介导硒解毒和诱导MT生物合成的分子机制、遗传证据和信号通路值得进一步研究。建议在土壤环境中进一步开展叶面喷施和MT引种等方法的研究，以揭示植物对钴、铍、镍、锶等其他环境污染物的防护作用。今后的研究工作将集中于鉴定MT调控非生物胁迫的分子网络gydF4y2BaB. Napus.gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

本研究中使用和/或分析的数据集可在合理要求下由通讯作者提供。gydF4y2Ba

APX：gydF4y2Ba

抗坏血酸过氧化物酶gydF4y2Ba

猫：gydF4y2Ba

催化剂gydF4y2Ba

囊肿:gydF4y2Ba

半胱氨酸gydF4y2Ba

联邦航空总局:gydF4y2Ba

免费氨基酸gydF4y2Ba

gr：gydF4y2Ba

谷胱甘肽还原酶gydF4y2Ba

GSH：gydF4y2Ba

减少谷胱甘肽gydF4y2Ba

GSSG:gydF4y2Ba

氧化谷胱甘肽gydF4y2Ba

GST：gydF4y2Ba

谷胱甘肽-S-转移酶gydF4y2Ba

HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba：gydF4y2Ba

过氧化氢gydF4y2Ba

MDA：gydF4y2Ba

MelondialdehydegydF4y2Ba

《不扩散核武器条约》:gydF4y2Ba

非蛋白硫醇gydF4y2Ba

OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba：gydF4y2Ba

超氧化物自由基gydF4y2Ba

件：gydF4y2Ba

转移gydF4y2Ba

件：gydF4y2Ba

Phytochelatins合成酶gydF4y2Ba

亲：gydF4y2Ba

脯氨酸gydF4y2Ba

rel：gydF4y2Ba

相对电解质泄漏gydF4y2Ba

RWC:gydF4y2Ba

相对含水量gydF4y2Ba

SOD:gydF4y2Ba

超氧化物歧化酶gydF4y2Ba

WSG：gydF4y2Ba

水溶性糖gydF4y2Ba

γ-ECS：gydF4y2Ba

γ-谷氨酸氨基合酶gydF4y2Ba

我们感谢Nianhang Rong和Jungy Li从浙江大学分析与测量中心，在扫描电子显微镜（SEM）分析期间的援助。gydF4y2Ba

这项工作得到了国家重点研发计划（2018YFD0100601），中国天然科学基金（31650110476），江苏协作创新中心，现代作物生产，中德研究项目（GZ 1362），科学浙江省技术部（2016C02050-8，LGN18C130007），浙江大学农业技术推广基金。gydF4y2Ba

隶属关系gydF4y2Ba

1. 浙江大学农业农村部作物科学研究所光谱学传感重点实验室，浙江杭州310058gydF4y2Ba

   Zaid Ulhassan, Qian Huang, Skhawat Ali, Theodore Mulembo Mwamba & Weijun ZhougydF4y2Ba

2. 中国农业科学院石油作物研究所，武汉430062gydF4y2Ba

   拉斐斯阿里吉尔gydF4y2Ba

3. 巴基斯坦农业大学农学系，费萨尔巴德，38040gydF4y2Ba

   Basharat Ali.gydF4y2Ba

4. 浙江大学生命科学学院系统进化植物学与生物多样性实验室，杭州310058gydF4y2Ba

   Faiza HinagydF4y2Ba

贡献gydF4y2Ba

zu是第一和主要作者。抹布，SA和WZ设计了实验。QH，SA，RAG和TMM分析和解释数据。SA，rag，ba，fh和wz有助于起草文章。BA，RAG和WJ批判性地修订了手稿。所有作者阅读并认可的终稿。gydF4y2Ba

相应的作者gydF4y2Ba

对应于gydF4y2Ba拉斐斯阿里吉尔gydF4y2Ba或gydF4y2Ba魏军周gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

伦理批准和同意参与gydF4y2Ba

不适用gydF4y2Ba

同意出版gydF4y2Ba

不适用gydF4y2Ba

相互竞争的利益gydF4y2Ba

“所有作者声明，他们对这篇文章的提交及其可能的出版没有任何竞争利益”。gydF4y2Ba

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开放获取gydF4y2Ba本文根据创意公约署署署的条款分发了4.0国际许可证（gydF4y2Bahttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/gydF4y2Ba）如果您向原始作者和源给出适当的信用，则允许在任何介质中进行不受限制的使用，分发和再现，提供指向Creative Commons许可证的链接，并指示是否进行了更改。Creative Commons公共领域奉献豁免（gydF4y2Bahttp://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/gydF4y2Ba)适用于本条提供的数据，除非另有说明。gydF4y2Ba

重印和权限gydF4y2Ba