^1GydF4y2Ba硒供应改变了镉的亚细胞分布和化学形式，以及冬小麦中参与镉摄取和易位的转运蛋白基因的表达（GydF4y2Ba小麦GydF4y2Ba）GydF4y2Ba

背景GydF4y2Ba

作物中镉（CD）积累影响了作物的产量和质量，危害人类健康。硒（SE）的应用可以减少冬小麦中的CD的吸收和运输。GydF4y2Ba

结果GydF4y2Ba

结果表明，冬小麦枝条和根部的枝条浓度和积累的增加和积聚的增加和CD的根部易分配。SE应用增加了根长，表面积和根体积，但是降低了平均根直径。增加SE供应在细胞壁中显着降低了细胞壁中的CD浓度，可溶性级分和根部芽中的细胞细胞器。SE供应的增加抑制芽细胞器中的CD分布，但增强CD分布的可溶性分数和根部的细胞壁。SE供应还降低了根系中活性Cd（乙醇可萃取（Fe）Cd和去离子可降水（FW）Cd）的比例。另外，表达了GydF4y2BaTaNramp5GydF4y2Ba一,GydF4y2BaTaNramp5GydF4y2Ba- b,GydF4y2BaTaHMA3GydF4y2Ba一,GydF4y2BaTaHMA3GydF4y2Ba- b和GydF4y2BaTaHMA2GydF4y2Ba随着CD浓度的增加而显着增加，表达GydF4y2BaTaNramp5-aGydF4y2Ba那GydF4y2BaTaNramp5-bGydF4y2Ba和GydF4y2BaTaHMA2GydF4y2Ba通过增加SE供应，无论SE供应还是CD胁迫都是下调的根。表达GydF4y2BaTaHMA3GydF4y2Ba-B in Root在5μm和25μMCD水平上显着下调10μMSE，但在25μMCD水平下通过5μMSE升高。表达GydF4y2BaTaNramp5GydF4y2Ba一,GydF4y2BaTaNramp5GydF4y2Ba- b,GydF4y2BaTaHMA3GydF4y2Ba一,GydF4y2BaTaHMA3GydF4y2Ba- b和GydF4y2BaTaHMA2GydF4y2Ba在Cd浓度为25 μM时，5 μM Se可上调上述基因的表达。GydF4y2Ba

结论GydF4y2Ba

结果证实，SE应用通过调节冬小麦组织中的亚细胞分布和化学品形式的CD，以及表达GydF4y2BaTaNramp5-aGydF4y2Ba那GydF4y2BaTaNramp5GydF4y2Ba- b和GydF4y2BaTaHMA2GydF4y2Ba在根。GydF4y2Ba

镉（CD）是由于对农业土壤的不利影响和对人体健康造成危害而最危险的重金属之一GydF4y2Ba1GydF4y2Ba］.一般认为植物是人类吸收镉的主要来源。因此，Cd可以通过食物链的富集效应来危害人体健康。小麦是中国北方的主要粮食之一，也是世界上最重要的粮食作物。GydF4y2Ba2GydF4y2Ba］.镉污染的小麦在人体内积累可引起多种疾病，如贫血、骨质疏松、肾损害和高血压[GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba］.因此，减少小麦中Cd的积累，维护食品安全已成为迫切的公共卫生问题[GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba］.GydF4y2Ba

虽然CD在植物中没有必要的生物学功能，但植物中CD的积累可以产生明显的毒性作用，包括破坏叶绿素，抑制光合作用和作物生长和发展，降低产量和质量[GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba］.在适应重金属应力的过程中逐渐发展的植物中的细胞内和细胞外的机制。在细胞壁中结合并转移到液泡中可能与金属耐受相关[GydF4y2Ba6.GydF4y2Ba］.重金属的毒性和迁移能力与其化学形式密切相关。这表明CD化学形式可能影响植物中的CD的运动，并且可能是重金属排毒的主要机制之一[GydF4y2Ba7.GydF4y2Ba］.进入植物体内的Cd总量取决于根系对Cd的吸收能力。土壤中的Cd由植物根系吸收，通过锰(Mn)、锌(Zn)、铁(Fe)等必需元素的转运体转运到植物的其他部位[GydF4y2Ba8.GydF4y2Ba］.至少七个运输司系参与植物中的CD运输，包括固有抗性相关的巨噬细胞蛋白（NRAMP），重金属ATP酶（HMA），ATP结合盒式磁带转运蛋白（ABC），ZRT / IRT样蛋白（ZIP），HGydF4y2Ba^+GydF4y2Ba/阳离子交换器(CAX)、LCT转运体和阳离子流出家族(CE) [GydF4y2Ba9.GydF4y2Ba］.硒是人类和动植物所必需的微量元素[GydF4y2Ba10GydF4y2Ba］.通过改善抗氧化功能和调节光合作用，SE可以促进植物的生长和发展。此外，SE在植物抵抗不良胁迫下发挥着至关重要的作用，并减轻重金属的毒性[GydF4y2Ba11GydF4y2Ba］.硒对人体也是有益的元素，能提高免疫力、抵抗衰老和降低癌症风险，从而维持人体健康[GydF4y2Ba12GydF4y2Ba］.近年来，许多研究结果表明，植物中的SE和CD是拮抗的。太阳等。[GydF4y2Ba13GydF4y2Ba]发现硒能降低Cd胁迫下玉米体内Cd含量，促进玉米生长。Wan等人[GydF4y2Ba14GydF4y2Ba据报道，随着水稻幼苗的供应增加，从根部转移到从根茎拍摄都会有效地降低。此外，Ahmad等人。[GydF4y2Ba15GydF4y2Ba发现SE通过调节抗氧化系统来降低CD毒性GydF4y2Ba芸苔属植物junceaGydF4y2Ba．Shanker等人。[GydF4y2Ba16GydF4y2Ba]的研究表明，硒和镉可以结合形成复合物，从而降低Cd的毒性，说明施硒肥是降低植物Cd积累的有效途径。GydF4y2Ba

本研究的目的是:i)重新研究不同硒供给率对镉吸收和转运的影响;ii)研究不同硒供给率下Cd的亚细胞分布和化学形式;(3)通过水培试验研究两种镉胁迫水平下不同硒供给率对Cd转运蛋白基因表达的影响。我们的研究结果将有助于更好地理解硒抑制冬小麦Cd吸收和转运的机制。GydF4y2Ba

植物材料和实验设计GydF4y2Ba

冬小麦(GydF4y2Ba小麦GydF4y2Bacv郑麦379，产自河南农业高新技术集团有限公司)种子用10% NaClO灭菌15 min，去离子水冲洗，25℃培养5 d。然后将20株大小相同的幼苗转移到装有4l营养液的塑料盆中。营养液组成为6.0 mM KNOGydF4y2Ba_3.GydF4y2Ba， 4.0 mM Ca (NO . 4GydF4y2Ba_3.GydF4y2Ba）GydF4y2Ba_2GydF4y2Ba·4H.GydF4y2Ba_2GydF4y2BaO, 2.0 mM MgSOGydF4y2Ba_4.GydF4y2Bah·7GydF4y2Ba_2GydF4y2BaO, 1.0 mM NaHGydF4y2Ba_2GydF4y2Ba阿宝GydF4y2Ba_4.GydF4y2Ba·2H.GydF4y2Ba_2GydF4y2BaO,100μmEDTA-Fe，46μmHGydF4y2Ba_3.GydF4y2Ba博GydF4y2Ba_3.GydF4y2Ba，9μmmnclGydF4y2Ba_2GydF4y2Ba·4H.GydF4y2Ba_2GydF4y2Bao，0.8μmznsoGydF4y2Ba_4.GydF4y2Bah·7GydF4y2Ba_2GydF4y2BaO, 0.3 μM CuSOGydF4y2Ba_4.GydF4y2Ba·5H.GydF4y2Ba_2GydF4y2BaO和0.09 μM NaGydF4y2Ba_2GydF4y2BaMoOGydF4y2Ba_4.GydF4y2Ba·2H.GydF4y2Ba_2GydF4y2BaO. Cd以CdCl的形式加入溶液中GydF4y2Ba_2GydF4y2Ba在5 μM和25 μM两个水平上，Se以Na的形式加入GydF4y2Ba_2GydF4y2BaSEOGydF4y2Ba_3.GydF4y2Ba在三个级别：0,5和10μm，在幼苗转移1周后。包括六种治疗方法：CDGydF4y2Ba_5.GydF4y2BaSE.GydF4y2Ba_0.GydF4y2Ba、CdGydF4y2Ba_5.GydF4y2BaSE.GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba、CdGydF4y2Ba_5.GydF4y2BaSE.GydF4y2Ba_10GydF4y2Ba、CdGydF4y2Ba_25GydF4y2BaSE.GydF4y2Ba_0.GydF4y2Ba、CdGydF4y2Ba_25GydF4y2BaSE.GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba和CDGydF4y2Ba_25GydF4y2BaSE.GydF4y2Ba_10GydF4y2Ba．每次治疗重复三次。第1周和第2周分别提供1 / 4强度和1 / 2强度营养液，随后提供全强度营养液。温室条件为:相对湿度70%，光照14 h /暗10 h, 25/18℃，光照强度400 μmol mGydF4y2Ba^{−2GydF4y2Ba} s^{−1GydF4y2Ba}．GydF4y2Ba

21 d后收获幼苗，将茎和根分离。每个花盆取10株幼苗，将其根部浸泡在0.5 mM CaCl中GydF4y2Ba_2GydF4y2Ba2 mM MES溶液30min，去离子水洗涤三次，60°C电炉烘干至重量恒定，分析植物中干物质重量和Cd浓度。另一部分立即在液氮中冷冻，然后在−80℃保存，用于进一步的亚细胞组分、化学形态和基因表达分析。GydF4y2Ba

CD浓度的测定GydF4y2Ba

植物组织中的CD浓度由Liu等人描述的方法测定。[GydF4y2Ba17GydF4y2Ba］.将干燥样品粉末并在HNO的混合物中消化GydF4y2Ba_3.GydF4y2Ba：HCLOGydF4y2Ba_4.GydF4y2Ba(4:1, v / v)。使用火焰原子吸收分光光度计(zeenit700, Analytik Jena AG, Germany)测定溶液中的Cd浓度。GydF4y2Ba

根形态测定GydF4y2Ba

幼苗生长14 d后，每盆取一株进行根系形态分析。利用根成像分析软件WinRHI-ZO Version 2009 PRO (Regent Instruments, Quebec City, Canada)测量小麦样品的根长、根表面积、根体积和平均根直径。GydF4y2Ba

亚细胞分数的测定GydF4y2Ba

使用赵等人描述的方法[GydF4y2Ba18GydF4y2Ba[将冷冻样品在含有50mM Tris-HCl（pH7.5），1.0mM二硫代噻唑（C）的前冷萃取缓冲液中均化。（CGydF4y2Ba_4.GydF4y2BaHGydF4y2Ba_10GydF4y2BaO.GydF4y2Ba_2GydF4y2BaS.GydF4y2Ba_2GydF4y2Ba)和250 mM蔗糖，比例为1:20 (w/v)。混合物以924倍离心GydF4y2BaGGydF4y2Ba15分钟后，在球团中获得细胞壁分数。2万倍离心上清GydF4y2BaGGydF4y2Ba45分钟，分别称为可溶性级分和细胞器馏分的上清液和沉淀物。所有步骤均在4°C下进行。HNO的混合物GydF4y2Ba_3.GydF4y2Ba：HCLOGydF4y2Ba_4.GydF4y2Ba（4：1，v / v）用于不同级分的湿法消解，使用火焰原子吸收分光光度计（Zeenit 700，德国分析仪Jena Ag）测定消化溶液中的Cd浓度。GydF4y2Ba

提取不同化学形式的CdGydF4y2Ba

根据张等人。[GydF4y2Ba7.GydF4y2Ba]，提取了6种不同化学形式的Cd。提取顺序为:(1)80%乙醇(FE-Cd)提取无机镉和氨基酸镉;(2)去离子水(FW-Cd)，从有机酸络合物中提取水溶性Cd，从HGydF4y2Ba_2GydF4y2Ba阿宝GydF4y2Ba_4.GydF4y2Ba）GydF4y2Ba_2GydF4y2Ba;（3）1M NaCl（FNACL-CD），提取与果白和蛋白质集成的Cd;（4）2％乙酸（FHAC-CD），提取不溶性CDHPOGydF4y2Ba_4.GydF4y2Ba、CdGydF4y2Ba_3.GydF4y2Ba（PO.GydF4y2Ba_4.GydF4y2Ba）GydF4y2Ba_2GydF4y2Ba和其他镉磷酸盐配合物;(5) 0.6 M HCl (FHCl-Cd)，提取草酸结合态Cd;(6)残余镉(FC-Cd)。取冷冻样品约0.5 g，按1:10 (w/v)的比例加入提取液中，25℃摇匀22 h, 5000×离心GydF4y2BaGGydF4y2Ba10分钟。将沉淀物重悬于相同的萃取溶液中两次，在25℃下摇动2小时，然后以5000×g离心10分钟。在三个离心后汇集上清液，并在电板上蒸发至1-2mL。用HNO消化了每种形式的CDGydF4y2Ba_3.GydF4y2Ba：HCLOGydF4y2Ba_4.GydF4y2Ba(4:1, v/v)，用火焰原子吸收分光光度计(zeenit700, Analytik Jena AG, Germany)分析Cd浓度。GydF4y2Ba

TaNramp5-a、TaNramp5-b、TaHMA3-a、TaHMA3-b和TaHMA2的表达GydF4y2Ba

从幼苗的茎和根中提取总RNA，然后按照制造商的协议使用PrimeScript™RT试剂Kit (TakaRa)进行第一链cDNA合成。使用TB绿色预混物Ex Taq™II (TakaRa)检测基因表达。相对基因表达量由2GydF4y2Ba^{−GydF4y2Ba△GydF4y2Ba△GydF4y2BaCT.GydF4y2Ba}方法。Cd的表达水平GydF4y2Ba_5.GydF4y2BaSE.GydF4y2Ba_0.GydF4y2Ba，为归一化mRNA水平，设为1。的引物GydF4y2BaTaHMA2GydF4y2Ba由Tan等人[GydF4y2Ba19GydF4y2Ba]和引物GydF4y2BaTaNramp5-aGydF4y2Ba那GydF4y2BaTaNramp5-bGydF4y2Ba那GydF4y2BaTaHMA3-aGydF4y2Ba和GydF4y2BaTaHMA3-bGydF4y2Ba由Genscript Real-Time PCR（Taqman）底漆设计在线设计（GydF4y2Bahttps://www.genscript.com.cn/GydF4y2Ba）基于从Ensembl数据库获得的mRNA序列（GydF4y2Bahttp://plants.ensembl.org/GydF4y2Ba）.引物序列如表S所示GydF4y2Ba1GydF4y2Ba．GydF4y2Ba

统计分析GydF4y2Ba

使用SPSS 7.05软件（芝加哥，USA）双向ANOVA统计检查CD和SE的主要效果和相互作用。Tukey的测试用于5％重要水平的多种比较（GydF4y2BaP.GydF4y2Ba < 0.05).

干物质重量，Cd浓度和积累GydF4y2Ba

Cd处理对地上部和根干物质重有显著影响(GydF4y2BaP.GydF4y2Ba < 0.01; Table S2GydF4y2Ba）.CD和SE治疗对芽和根部的Cd浓度和积累具有显着影响（GydF4y2BaP.GydF4y2Ba < 0.01; Table S3.GydF4y2Ba）;它们的相互作用对Cd浓度有显著影响(GydF4y2BaP.GydF4y2Ba < 0.01; Table S3.GydF4y2Ba）.GydF4y2Ba

与CD相比GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba、CdGydF4y2Ba_25GydF4y2Ba显著降低了地上部和根部的干物质重。Cd胁迫下，硒对小麦干物质质量无显著影响(图1)。GydF4y2Ba1GydF4y2Ba）.GydF4y2Ba

根系中Cd浓度高于地上部(图1)。GydF4y2Ba2GydF4y2Baa和b)GydF4y2Ba_0.GydF4y2Ba治疗，通过增加Cd胁迫水平显着增加芽和根部的Cd浓度;在这些GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba治疗，通过增加Cd胁迫水平，根部的CD浓度也显着增加。与SE相比GydF4y2Ba_0.GydF4y2Ba, SeGydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba各Cd胁迫水平均显著降低地上部Cd浓度，降低程度为27.6 ~ 67.7%(图4)。GydF4y2Ba2GydF4y2Baa)。同样,SeGydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba除硒的影响不明显外，各Cd胁迫水平均显著降低了根系Cd浓度，降低程度为18.6 ~ 53.6%GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba在CD的根CD浓度上GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba(无花果。GydF4y2Ba2GydF4y2Bab).地上部Cd含量的降低率高于根部。GydF4y2Ba

根部的CD累积也高于芽中的累积（图。GydF4y2Ba2GydF4y2Bac和d)GydF4y2Ba_0.GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba治疗，随着Cd胁迫水平的增加，芽中的CD积累显着降低。与SE相比GydF4y2Ba_0.GydF4y2Ba, SeGydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba各Cd胁迫水平均显著降低地上部Cd积累量，降低程度为33.3 ~ 71.6%(图1)。GydF4y2Ba2GydF4y2BaC）。SE.GydF4y2Ba_10GydF4y2Ba在每个CD应激水平下显着降低46.9和61.5％的根CD积累（图。GydF4y2Ba2GydF4y2Bad）。GydF4y2Ba

Cd迁移率和分布比例GydF4y2Ba

CD和SE治疗对从根部射击的CD迁移率有显着影响（GydF4y2BaP.GydF4y2Ba < 0.01; Table S3.GydF4y2Ba）;它们的交互作用对Cd从根向地上部迁移的速率有显著影响(GydF4y2BaP.GydF4y2Ba < 0.05; Table S3.GydF4y2Ba）.GydF4y2Ba

与Cd相比GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba治疗，CD从根部拍摄的CD迁移率明显下降GydF4y2Ba_25GydF4y2Ba治疗本身GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba(无花果。GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba一种）。在每一个Cd压力水平上，SeGydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba显着降低了从根部拍摄的CD迁移率，降低的程度从18.8％到30.3％。GydF4y2Ba

在每一个Cd压力水平上，SeGydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba显著降低了地上部Cd积累的分配比例GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba显着提高了根部CD累积的分布比例（图。GydF4y2Ba3.GydF4y2Bab)。GydF4y2Ba

根形态GydF4y2Ba

CD和Se治疗及其相互作用对根长，根部总表面积和根部体积具有显着影响（GydF4y2BaP.GydF4y2Ba < 0.01; Table S4.GydF4y2Ba）.SE治疗对平均根直径有显着影响（GydF4y2BaP.GydF4y2Ba < 0.01; Table S4.GydF4y2Ba）.GydF4y2Ba

随着Cd胁迫的增加，根长、根体积和根表面积显著降低(图1)。GydF4y2Ba4.GydF4y2Baa, c和d)GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba, SeGydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba显著增加了冬小麦的根长、根表面积和根体积，但降低了平均根径，减少或增加的程度为12.3 ~ 89.2%。在CdGydF4y2Ba_25GydF4y2Ba, SeGydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba平均根径分别降低11.0和19.3%GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba将根部体积显着增加57.2和46.9％。GydF4y2Ba

Cd的亚细胞分离与分布GydF4y2Ba

Cd和Se处理及其互作对小麦幼苗组织中Cd的亚细胞分布有显著影响(GydF4y2BaP.GydF4y2Ba < 0.01; Table S5.GydF4y2Ba）.GydF4y2Ba

通过增加Cd胁迫水平，除了在SE的拍摄细胞壁中的Cd浓度之外，通过增加Cd胁迫水平，每分的芽和根部的CD浓度明显增加GydF4y2Ba_10GydF4y2Ba，在SE的可溶性级分和细胞器中GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba并且在SE的根科细胞细胞器中GydF4y2Ba_10GydF4y2Ba（桌子GydF4y2Ba1GydF4y2Ba）.在CdGydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba，通过细胞壁中的Cd浓度，可溶性级分和细胞器的芽细胞器通过SE显着降低GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba，降低的程度为19.0至43.2％。SE.GydF4y2Ba_10GydF4y2Ba显着降低了根系的可溶性级分和细胞细胞器中的Cd浓度，分别达31.3和49.3％。在CdGydF4y2Ba_25GydF4y2Ba, SeGydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba显着降低了细胞壁中的Cd浓度，芽和根部的可溶性级分和细胞器，随着17.9％至65.9％的降低程度。GydF4y2Ba

在茎和根中，Cd在细胞器和细胞壁中所占比例均高于可溶性部分(图1)。GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba）.硒胁迫下嫩枝细胞器中Cd的比例GydF4y2Ba_0.GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba，在SE的拍摄的细胞壁中GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba，根细胞壁各硒水平随Cd胁迫水平的增加而增加;硒水平下，Cd在地上部和根中可溶性部分的比例，硒水平下地上部细胞壁中Cd的比例GydF4y2Ba_0.GydF4y2Ba，根细胞器中硒水平随Cd胁迫水平的增加而降低。两种Cd水平下，施硒均降低了地上部和根部细胞器中Cd的比例，降低程度为4.65 ~ 38.0%。GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba而施硒增加了地上部可溶性Cd含量和根细胞壁Cd含量，增加幅度为1.60 ~ 21.9%。施硒降低了Cd胁迫下枝条细胞壁中Cd的含量GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba但增加了CD的比例GydF4y2Ba_25GydF4y2Ba．SE.GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba增加但是GydF4y2Ba_10GydF4y2Ba降低了根部可溶性级分中的CD比例。GydF4y2Ba

Cd的化学形态和分布GydF4y2Ba

Cd处理对地上部FE-Cd、FNaCl-Cd、FHAC-Cd和FC-Cd浓度以及根系FE-Cd、FW-Cd、FNaCl-Cd、FHAC-Cd、FHCl-Cd和FC-Cd浓度均有显著影响(GydF4y2BaP.GydF4y2Ba< 0.01或GydF4y2BaP.GydF4y2Ba < 0.05; Table S6.GydF4y2Ba）.硒处理对地上部FE-Cd、FW-Cd、FNaCl-Cd和FHAC-Cd浓度以及根系FE-Cd、FW-Cd和FNaCl-Cd浓度均有显著影响(GydF4y2BaP.GydF4y2Ba< 0.01或GydF4y2BaP.GydF4y2Ba < 0.05; Table S6.GydF4y2Ba）.Se和Cd在拍摄的Fe-Cd浓度上具有显着的互动效果以及根系中Fe-Cd，Fw-Cd，Fnacl-Cd和FHAC-CD的浓度（GydF4y2BaP.GydF4y2Ba < 0.01; Table S6.GydF4y2Ba）.GydF4y2Ba

在SEGydF4y2Ba_0.GydF4y2Ba通过增加Cd胁迫水平，拍摄的Fe-Cd和FHAC-CD浓度以及根部的Fe-Cd，Fw-Cd，Fnacl-Cd，FHAC-CD和FHCL-CD的浓度显着增加（表GydF4y2Ba2GydF4y2Ba）.在SEGydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba随着Cd胁迫水平的增加，芽中的Fe-Cd浓度以及根根中的Fe-Cd，Fw-Cd，Fnacl-Cd和FHAC-CD的浓度显着增加。在SEGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba，随着Cd胁迫水平的增加，根系中FE-Cd和FNaCl-Cd浓度显著增加;但在SeGydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba，随着Cd胁迫水平的增加，地上部FNaCl-Cd浓度显著降低。在CdGydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba, SeGydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba显著提高了根部FE-Cd浓度，降低了地上部FNaCl-Cd浓度和根部FW-Cd浓度，降低或增加程度为25.2 ~ 60.6%(表2)GydF4y2Ba2GydF4y2Ba）.在CdGydF4y2Ba_25GydF4y2Ba, SeGydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba显著提高地上部FE-Cd浓度，降低地上部FHAC-Cd浓度，降低根部FW-Cd和FNaCl-Cd浓度。SE.GydF4y2Ba_10GydF4y2Ba在芽和根部的Fe-Cd，FW-CD，FNACL-CD和FHAC-CD显着降低，降低或增加的10.1至82.0％。GydF4y2Ba

通过增加Cd胁迫水平，除了芽和根部的FNACL-CD外，在芽中的FNACL-CD除了FHAC-CD中的FHAC-CD，在SE中的FHAC-CD中，每种化学形式中的每种化学形式中的CD比例明显增加。GydF4y2Ba_10GydF4y2Ba， FE-Cd在硒上拍摄GydF4y2Ba_10GydF4y2Ba和FW-Cd在SeGydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba(无花果。GydF4y2Ba6.GydF4y2Ba）.在root，seGydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_10GydF4y2BaFE-Cd、FNaCl-Cd和FHAC-Cd的比例增加，增加程度为9.38 ~ 135%GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba减少FW-CD的比例，降低的程度为14.1-43.4％。在芽中，SE增加了CD的FW-CD和FE-CD的比例GydF4y2Ba_5.GydF4y2BaCd时，FW-Cd和FE-Cd的比例降低GydF4y2Ba_25GydF4y2Ba除FE-Cd含Cd外，在两个Cd水平上，FNaCl-Cd和FHAC-Cd的比例均为0GydF4y2Ba_25GydF4y2BaSE.GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba用CD处理和FNACL-CDGydF4y2Ba_25GydF4y2BaSE.GydF4y2Ba_10GydF4y2Ba处理后，增减程度从1.48 ~ 107%不等。GydF4y2Ba

Tanramp5-A，Tanramp5-B，Tahma3-A，Tahma3-B和Tahma2的表达GydF4y2Ba

Cd和Se处理及其互作对水稻的转录水平有显著影响GydF4y2BaTaNramp5-aGydF4y2Ba那GydF4y2BaTaNramp5-bGydF4y2Ba那GydF4y2BaTaHMA3-aGydF4y2Ba那GydF4y2BaTaHMA3-bGydF4y2Ba， 和GydF4y2BaTaHMA2GydF4y2Ba在射击和根部（GydF4y2BaP.GydF4y2Ba < 0.05 orP.GydF4y2Ba < 0.01; Table S7.GydF4y2Ba）.GydF4y2Ba

转录水平GydF4y2BaTaNramp5-aGydF4y2Ba那GydF4y2BaTaNramp5-bGydF4y2Ba那GydF4y2BaTaHMA3-aGydF4y2Ba那GydF4y2BaTaHMA3-bGydF4y2Ba和GydF4y2BaTaHMA2GydF4y2Ba除转录水平外，根系均高于地上部GydF4y2BaTaHMA2GydF4y2Ba与光盘GydF4y2Ba_5.GydF4y2BaSE.GydF4y2Ba_{5，GydF4y2Ba}光盘GydF4y2Ba_25GydF4y2BaSE.GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba和CDGydF4y2Ba_25GydF4y2BaSE.GydF4y2Ba_10GydF4y2Ba治疗(图。GydF4y2Ba7.GydF4y2Ba）.在根中，转录水平GydF4y2BaTaNramp5-aGydF4y2Ba那GydF4y2BaTaNramp5-bGydF4y2Ba那GydF4y2BaTaHMA3-aGydF4y2Ba和GydF4y2BaTaHMA3-bGydF4y2Ba通过增加CD胁迫水平显着增加;CD压力的增加显着增加了成绩单水平GydF4y2BaTaHMA2GydF4y2Ba在SeGydF4y2Ba_0.GydF4y2Ba但在se下降了GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba(无花果。GydF4y2Ba7.GydF4y2Ba在地上部，增加Cd胁迫显著降低了Cd的转录水平GydF4y2BaTaNramp5-bGydF4y2Ba和GydF4y2BaTaHMA2GydF4y2Ba在SeGydF4y2Ba_0.GydF4y2Ba但增加了硒的五个基因的转录水平GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba以及成绩单水平GydF4y2BaTaHMA3-aGydF4y2Ba那GydF4y2BaTaHMA3-bGydF4y2Ba和GydF4y2BaTaHMA2GydF4y2Ba在SeGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba(无花果。GydF4y2Ba7.GydF4y2Bab, d, f, h和j)GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba, SeGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba显着降低了转录水平GydF4y2BaTaNramp5-aGydF4y2Ba那GydF4y2BaTaNramp5-bGydF4y2Ba那GydF4y2BaTaHMA3-bGydF4y2Ba和GydF4y2BaTaHMA2GydF4y2Ba在根和转录水平GydF4y2BaTaHMA3-bGydF4y2Ba和GydF4y2BaTaHMA2GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba显着降低了转录水平GydF4y2BaTaNramp5-aGydF4y2Ba那GydF4y2BaTaNramp5-bGydF4y2Ba和GydF4y2BaTaHMA3-aGydF4y2Ba在拍摄。在CdGydF4y2Ba_25GydF4y2Ba的转录水平GydF4y2BaTaNramp5-aGydF4y2Ba那GydF4y2BaTaNramp5GydF4y2Ba- b和GydF4y2BaTaHMA2GydF4y2BaSE的根本显着降低GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba治疗;SE.GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba显着降低了转录水平GydF4y2BaTaHMA3-aGydF4y2Ba在根系中却增加了GydF4y2BaTaHMA3-bGydF4y2Ba根中的转录水平和茎中的转录水平;SE.GydF4y2Ba_10GydF4y2Ba显着减少了GydF4y2BaTaHMA3-bGydF4y2Ba转录水平在根和GydF4y2BaTaNramp5-aGydF4y2Ba而在茎中转录水平增加了转录水平GydF4y2BaTaHMA3-aGydF4y2Ba和GydF4y2BaTaHMA2GydF4y2Ba在拍摄。GydF4y2Ba

通过在冬小麦中改变根形态来抑制CD吸收GydF4y2Ba

在我们的研究中，SE供应减少了枝条和根部的CD浓度和积累（图。GydF4y2Ba2GydF4y2Ba），表明SE应用可以抑制冬小麦中的CD吸收。黄等人。[GydF4y2Ba20.GydF4y2Ba]发现Se应用通过进行锅实验，通过做锅实验，并通过林等，减少糙米中的Cd浓度。[GydF4y2Ba21GydF4y2Ba[据报道，通过减少CD摄取，SE降低了水稻中CD的毒性和积累。植物主要通过根系系统吸收营养素[GydF4y2Ba22GydF4y2Ba］.许多研究表明，Cd胁迫会导致根长变短，根直径变粗，侧根数量减少[GydF4y2Ba23GydF4y2Ba］.结果表明，硒缓解了Cd对冬小麦根系生长的毒害作用，特别是在低Cd胁迫条件下，硒的施用显著增加了冬小麦的根长、根表面积和根体积，降低了根系直径(图1)。GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba）.然而，Ding等人[GydF4y2Ba24GydF4y2Ba发现添加0.8 mg lGydF4y2Ba^{−1GydF4y2Ba}硒与含4mg L的治疗GydF4y2Ba^{−1GydF4y2Ba}Cd增加了水稻根系的长度、表面积、体积和平均直径。根的形态对矿物质的吸收有很大的影响[GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba］.细根是根系吸收矿物质最活跃的部分[GydF4y2Ba24GydF4y2Ba那GydF4y2Ba25GydF4y2Ba］.Nazar等人[GydF4y2Ba26GydF4y2Ba]指出，植物营养物质，如铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)和Cd，会竞争相同的转运体。因此，本试验中施用硒抑制了镉的吸收，可能与根系直径减小、根系对矿质养分吸收增加有关。GydF4y2Ba

硒通过改变冬小麦组织中Cd在亚细胞组分中的分布和Cd的化学形式来抑制Cd的运输GydF4y2Ba

我们的研究建议硒GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba显著降低了Cd从根向地上部的迁移率、地上部积累Cd的分布比例以及地上部和根细胞壁、可溶性组分和细胞器中Cd的浓度(表5)GydF4y2Ba1GydF4y2Ba和无花果。GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba）.亚细胞级分中的CD浓度降低是由于冬小麦施用后的CD浓度降低。这些结果还表明，大多数CD积累在可溶性部分中，然后是细胞壁分数（表GydF4y2Ba1GydF4y2Ba和无花果。GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba）.我们的结果与Li等人的结果一致。[GydF4y2Ba27GydF4y2Ba)，他发现大部分Cd在可溶性部分(53-75%)被区隔化，并与细胞壁结合(19-42%)GydF4y2BaAgrocybe Aegerita.GydF4y2Ba．可溶性组分和细胞壁中的Cd容易被有机物螯合固定，难以转移到其他组分[GydF4y2Ba28GydF4y2Ba］.李等人[GydF4y2Ba29GydF4y2Ba发现，在粒子根部的可溶性部分中的Cd倾向于与热稳定蛋白（HSP）结合，从而降低CD的迁移率和毒性。此外，液泡（参与可溶性分数）被认为是积累最大的CD，并且是废物和副产品积累的地方[GydF4y2Ba30.GydF4y2Ba］.重金属可以通过与各种蛋白质、有机酸和有机碱结合而在液泡中分离[GydF4y2Ba31GydF4y2Ba］.在我们的研究中，SE应用增强了可溶性分数的CD积累（图。GydF4y2Ba5.GydF4y2Baa），表明SE使用可以抑制CD迁移到其他器官，从而减轻CD毒性。细胞壁馏分可以结合Cd离子并减少植物的其他部位的运输，这是保护来自Cd毒性的原生质体的第一屏障[GydF4y2Ba32GydF4y2Ba］.通过SE增加根部细胞壁中的CD比例GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba和SeGydF4y2Ba_10GydF4y2Ba(无花果。GydF4y2Ba5.GydF4y2Bab)，说明施硒增加了Cd在根中的积累，抑制了Cd从根向地上部的转运。GydF4y2Ba

不同化学形式的镉具有不同的迁移能力。例如，无机和有机水溶性Cd (FE-Cd和FW-Cd)相对于不溶性磷酸Cd (FHAC-Cd)和草酸Cd (FHCl-Cd)具有更高的迁移能力，对植物细胞的危害更大[GydF4y2Ba7.GydF4y2Ba］.一些研究表明，FNaCl-Cd在减轻Cd毒性方面发挥着重要作用[GydF4y2Ba18GydF4y2Ba那GydF4y2Ba33GydF4y2Ba］.在我们的研究中，Cd在茎中主要与果胶酸和蛋白质(FNaCl-Cd)结合，在根中以FW-Cd和FNaCl-Cd的形式存在(TableGydF4y2Ba2GydF4y2Ba和无花果。GydF4y2Ba6.GydF4y2Ba）.该结果表明CD容易地从根部迁移到水溶性形式中，但也可以通过将CD转化为未溶解的果酸酯和蛋白质结合形式来缓解CD的毒性。邱等人。[GydF4y2Ba34GydF4y2Ba发现，卷心菜的大部分CD都是用1M NaCl提取的。一些特定的极性聚集体含有羟基或羧基，其可以与Cd组合形成无毒复合物[GydF4y2Ba18GydF4y2Ba］.Se治疗显著降低的总比例活跃的Cd (FE-Cd和FW-Cd)但是FNaCl-Cd和FHAC-Cd根的比例增加,这表明Se降低Cd从根到拍摄的流动通过促进Cd从活动形式的变换活动形式的根。通过引入高水平硒(Se .)降低了地上部活性Cd (FE-Cd和FW-Cd)的总比例GydF4y2Ba_10GydF4y2Ba在Cd)GydF4y2Ba_25GydF4y2Ba，说明在高Cd胁迫水平下，高浓度Se可抑制Cd在地上部的迁移。GydF4y2Ba

Cd转运基因的下调可能是冬小麦硒积累减少的原因GydF4y2Ba

人们普遍认为Cd主要通过Mn通道蛋白Nramp5进入植物根系[GydF4y2Ba35GydF4y2Ba］.GydF4y2Banramp5.GydF4y2Ba是Nramp家族的一员，位于植物根的质膜上[GydF4y2Ba35GydF4y2Ba］.在我们的研究中，表达GydF4y2BaTaNramp5-aGydF4y2Ba和GydF4y2BaTaNramp5-bGydF4y2Ba在根和地上部均有明显的增加，且随Cd浓度的增加而显著增加(图。GydF4y2Ba7.GydF4y2BaA，B，C和D），表明NRAMP5可能参与小麦植物中的CD的吸收和转运。这一发现与Ma等人的结果一致。[GydF4y2Ba36GydF4y2Ba]，谁表明表达了GydF4y2Baosnramp5.GydF4y2Ba随Cd浓度的增加而显著增加。Tang等人[GydF4y2Ba37GydF4y2Ba]和Sasaki等人[GydF4y2Ba35GydF4y2Ba]观察到淘汰GydF4y2Baosnramp5.GydF4y2Ba可以显着降低水稻根系中的CD浓度。在我们的研究中，SE使用显着降低了表达GydF4y2BaTaNramp5-aGydF4y2Ba和GydF4y2BaTaNramp5-bGydF4y2Ba在低Cd胁迫水平下拍摄（图。GydF4y2Ba7.GydF4y2BaB和D），表明SE可能会抑制拍摄中CD的重新化。此外，SE治疗显着降低了表达GydF4y2BaTaNramp5-aGydF4y2Ba和GydF4y2BaTaNramp5-bGydF4y2Ba根(无花果。GydF4y2Ba7.GydF4y2Baa和c），表明下调GydF4y2BaTaNramp5-aGydF4y2Ba和GydF4y2BaTaNramp5-bGydF4y2Ba硒可能有助于降低小麦对Cd的吸收。崔等人[GydF4y2Ba38GydF4y2Ba发现，SE预处理降低了表达GydF4y2Baosnramp5，GydF4y2Ba从而抑制Cd的摄取。GydF4y2Ba

重金属atp酶(Heavy metal ATPases, HMAs)负责阳离子的跨膜转运，在Cd转运中起重要作用。GydF4y2BaHMA3.GydF4y2Ba（重金属ATPase3）位于根部的液泡膜上。它涉及CD的螯合到根细胞的泡沫中，从而将CD的转运降低到芽并降低CD的毒性[GydF4y2Ba39GydF4y2Ba］.Sasaki等。[GydF4y2Ba40GydF4y2Ba]报道过过表达GydF4y2BaOsHMA3GydF4y2Ba导致Cd从根到茎的转运减少GydF4y2BaTaHMA3-aGydF4y2Ba和GydF4y2BaTaHMA3-bGydF4y2Ba在根和地上部均有明显的增加，且随Cd浓度的增加而显著增加(图。GydF4y2Ba7.GydF4y2Bae，f，g和h），表明HMA3可能负责在小麦植物中运输CD。SE治疗下调了表达GydF4y2BaHMA3.GydF4y2Ba在Cd中拍摄GydF4y2Ba_5.GydF4y2Ba但是在CD上上调表达GydF4y2Ba_25GydF4y2Ba(无花果。GydF4y2Ba7.GydF4y2BaF和H），也表明SE可以通过将Cd的螯合剂的螯合剂加强在Cd胁迫水平高时抑制芽中的CD中的重新染色。崔等人[GydF4y2Ba38GydF4y2Ba[SE预处理是否激活了表达GydF4y2Baoshma3，GydF4y2Ba从而增强Cd向液泡的运输。GydF4y2Ba

HMA2.GydF4y2Ba(重金属ATPase2)，与GydF4y2BaHMA3.GydF4y2Ba，属于重金属atp酶家族。GydF4y2BaHMA2.GydF4y2Ba在Cd和Zn进入木质部中起作用，并参与Cd和Zn从根到地上的转运[GydF4y2Ba19GydF4y2Ba］.我们的结果表明表达了GydF4y2BaTaHMA2GydF4y2Ba在根部和射击中被发现，随着CD浓度的增加而显着增加（图。GydF4y2Ba7.GydF4y2Ba我和j）。该结果表明HMA2可能参与小麦植物中的CD运输。该结论与Tan等人的结果一致。[GydF4y2Ba19GydF4y2Ba]的研究表明，在小麦和水稻中HMA2的过表达增加了Zn/Cd的根冠转运。最近的研究表明，镧降低了小麦中Cd的积累，这可能与GydF4y2BaTaHMA2GydF4y2Ba下调[GydF4y2Ba41GydF4y2Ba］.在我们的研究中，SE治疗显着降低了表达GydF4y2BaTaHMA2GydF4y2Ba在根中，表明下调GydF4y2BaTaHMA2GydF4y2Ba硒可能抑制了冬小麦地上部Cd的根向地上部的转运，最终降低了地上部Cd的积累。表达GydF4y2BaTaHMA2GydF4y2Ba硒处理显著提高了Cd处理下的地上部GydF4y2Ba_25GydF4y2Ba(无花果。GydF4y2Ba7.GydF4y2Baj)，表明硒可能通过上调Cd的表达，促进Cd在地上部的再动员GydF4y2BaTaHMA2GydF4y2Ba当Cd压力水平高时。在我们的研究中，化学形式和转运过程受到Cd浓度或积累的影响。的差别,对这些GydF4y2BaTaNramp5-aGydF4y2Ba和GydF4y2BaTaNramp5-bGydF4y2Ba降低了小麦根系对Cd的吸收，进而降低了小麦Cd含量。的差别,对这些GydF4y2BaTaHMA2GydF4y2Ba根系中活性Cd的比例降低了Cd向地上部的迁移和地上部的分布。GydF4y2Ba

我们的结果表明GydF4y2BaTaNramp5GydF4y2Ba那GydF4y2BaTaHMA3GydF4y2Ba和GydF4y2BaTaHMA2GydF4y2Ba可能对小麦植物中的CD的摄取和运输负责。SE应用可以在冬小麦中抑制CD吸收和根部拍摄运输。我们的结果表明，SE通过减少根直径和下调表达来抑制CD吸收GydF4y2BaTaNramp5GydF4y2Ba．同时，硒通过促进Cd在细胞壁、可溶性组分和根中非活性形式的分布，下调Cd的表达，抑制Cd从根到地上部的转运GydF4y2BaTaHMA2GydF4y2Ba在冬小麦的根部。GydF4y2Ba

本研究中产生或分析的数据集可在合理的要求下从通讯作者处获得。GydF4y2Ba

FE-Cd:GydF4y2Ba

Cd由80%乙醇提取GydF4y2Ba

FW-CD：GydF4y2Ba

Cd由去离子水提取GydF4y2Ba

FNaCl-Cd:GydF4y2Ba

CD由1M NaCl提取GydF4y2Ba

FHAC-Cd:GydF4y2Ba

Cd用2%乙酸萃取GydF4y2Ba

FHCl-Cd:GydF4y2Ba

CD含0.6米HClGydF4y2Ba

FC-Cd:GydF4y2Ba

残留的CD.GydF4y2Ba

衷心感谢河南农业高新技术集团有限公司提供郑麦379种子。GydF4y2Ba

河南省高等学校重点科研计划基础研究项目(项目编号19zx007)、河南农业大学科技创新基金项目(KJCX2019A19)、河南省高等学校科研发展计划项目(19A210015)，河南省科技攻关项目(202102110213,202102110213)为本研究提供了资金支持。GydF4y2Ba

从属关系GydF4y2Ba

1. 河南省郑州市金水区农业路63号河南农业大学资源环境学院，450002GydF4y2Ba

   娇娇朱，彭钊，肇军聂，张李，易王，十堰秦，晓明秦荣刘GydF4y2Ba

2. 德克萨斯科技大学化学与生物化学系，德克萨斯州罗伯克，79409GydF4y2Ba

   华中史GydF4y2Ba

贡献GydF4y2Ba

HL和Zn构思和设计了实验。PZ，SQ，CL，YW，XQ和HS执行了实验。Zn和Jz分析了数据。JZ写了这篇论文。所有作者均已读取并批准提交的稿件。GydF4y2Ba

相应的作者GydF4y2Ba

对应于GydF4y2Ba昭君聂GydF4y2Ba或GydF4y2Ba洪文刘GydF4y2Ba．GydF4y2Ba

伦理批准和同意参与GydF4y2Ba

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不适用。GydF4y2Ba

利益争夺GydF4y2Ba

作者们宣称他们没有相互竞争的利益。GydF4y2Ba

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