Omics analysis of ‘Shine Muscat’ grape grafted on different rootstocks in response to cadmium stress

砧木 植物螯合素 转录组 兴奋 苯丙素 谷胱甘肽 抗氧化剂 染色体易位 生物 植物 类黄酮 类黄酮生物合成 园艺 氧化应激 化学 生物合成 基因 生物化学 基因表达 有机化学
作者
Yafeng Gu,Xiaobin Fan,Ke Jiang,Liu Pin,Huiqing Chang,Okbagaber Andom,Jieshan Cheng,Zhaojun Li
出处
期刊:Science of The Total Environment [Elsevier BV]
卷期号:936: 173472-173472 被引量:9
标识
DOI:10.1016/j.scitotenv.2024.173472
摘要

Cadmium (Cd) is detrimental to grape growth, development, and fruit quality. Grafting is considered to be a useful method to improve plant adaptability to Cd stress in grape production. However, little information is available on how Cd stress affects grafted grapes. In this study, the effects of Cd on Shine Muscat grapes (Vitis vinifera L. cv. 'Shine Muscat') were studied under different "Cd treatments" concentrations (0, 0.2, 0.4, 0.8, 1.6, 3.2 mg kg−1) and "rootstock treatments" (SO4, 5BB, and 3309C). The results showed that low levels of Cd had hormesis effect and activated the grape antioxidant system to eliminate the ROS induced by Cd stress. The antioxidant capacity of the SM/3309C rootstock combination was stronger than that of the other two groups under low-concentration Cd stress. Moreover, the rootstock effectively sequestered a substantial amount of Cd, consequently mitigating the upward translocation of Cd to the aboveground portions. Transcriptomic and metabolomic analysis revealed several important pathways enriched in ABC transporters, flavonoid biosynthesis, Plant hormone signal transduction, phenylpropanoid biosynthesis, and glutathione metabolism under Cd stress. WGCNA analysis identified a hub gene, R2R3-MYB15, which could promote the expression of several genes (PAL, 4CL, CYP73A, ST, CHS, and COMT), and alleviate the damage caused by Cd toxicity. These findings might shed light on the mechanism of hormesis triggered by low Cd stress in grapes at the transcriptional and metabolic levels.
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