科研 | 浙江大学：低和高镉积累基因型的比较代谢组学响应揭示了欧洲油菜中镉的适应机制
编译：王艳林，编辑：Emma、江舜尧。
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近年来，油菜因其耐受金属含量升高的能力而引起广泛关注，这是污染土壤修复的一个关键特征。在本研究中，通过使用液相色谱/质谱的比较和功能代谢组学分析，以探索镉（Cd）胁迫下该特性的代谢基础。结果显示，基因型CB671（耐Cd积累）与ZD622（对Cd敏感）之间既有保守的代谢响应，又有差异代谢响应。CB671通过重排相容性溶质，糖储藏形式和抗坏血酸以及茉莉酸，乙烯和维生素B6产生的碳通量，从而对Cd胁迫做出响应。有趣的是，IAA丰度降低了1.91倍，这与色氨酸向5-羟色胺的流入有关（升高了3.48倍）。相比之下，在ZD622中，Cd引起碳水化合物和维生素的急剧消耗，但激素的变化却微乎其微。CB671中不饱和脂肪酸和脂蛋白的显著积累，同时伴随着磷酸甘油脂的积聚和肌醇衍生信号代谢产物的诱导（高达5.41倍）表明了CB671能够迅速触发解毒机制。同时，在CB671中诱导了植物甾体，单萜和类胡萝卜素，表明微调的膜维持机制，但这在ZD622中不明显。此外，ZD622显著积累了黄酮类上游亚类的酚类物质；而在CB671中，激活了独特的酚醛途径，从而优先激活花青素和木脂素。木质素的激活与细胞壁（CW）糖一起引起CB671中的CW启动。目前的结果表明，在金属富集的油菜中，基于代谢组学的Cd的耐受性策略存在显著差异，并提供了一个整体观点，即代谢物可能有助于提高该物种的Cd耐受性。
论文ID
实验设计
实验结果
1. Cd胁迫响应的基因型变化
在镉胁迫下（100 μM Cd处理8 d），观察到欧洲油菜ZD622和CB671基因型之间存在明显的生长差异，这被较早地确定为对Cd的耐受性不同（图1a）。进一步的观察表明，关于叶片失绿的外观存在明显的基因型差异，该现象与Cd毒性响应密切相关。在ZD622（对Cd敏感）中，Cd处理4天后叶片失绿很明显，此时Cd浓度为38.3 μg/g DW（图1b）。在同一时间点，CB671（Cd耐受）积累了几乎两倍的Cd（65.7 μg/g DW），而没有失绿迹象。在Cd暴露的第8天有效地观察到了CB671中的失绿现象，当叶片组织中的Cd浓度达到约278.2 μg/g DW时，几乎是诱导ZD622叶绿素下降所需水平的7倍（图1b）。与ZD622相比，CB671在根部还显示出更高的Cd浓度（图C），表明其在Cd吸收和向芽转移方面均具有优势。这些观察结果证明了基于组织的机制存在，使CB671可以承受更高水平的叶片Cd浓度。
图1 处于对照和镉（Cd）胁迫条件下（100 μM，持续8天）的欧洲油菜植物（1a）的表型，以及芽（1b）和根组织（1c）中Cd积累的趋势。
2. Cd胁迫后两种基因型的整体代谢组学变化
在CB671中共获得了1441个对Cd响应的代谢组学特征（m/z）（表S2）。而在敏感基因型ZD622（表S3）中记录的数量更高（2056个特征）。通过主成分分析（PCA）的无监督多元方法，证明了同一组内的样品在正离子（ESI +，图2a）或负离子（ESI-，图2b）离子检测模式下聚类在一起。对于这两种基因型，在对照和Cd处理之间样品均明显分开，证明了对Cd胁迫的明显的代谢组学变化。在不同的基因型中，无Cd条件下的样品也相互分离，这意味着这两种基因型在代谢组学上存在先天差异。两种基因型的Cd处理样品之间也存在一定程度的分离，通过基于PLS-DA的有监督的多元方法提高了分辨率（图S1）。因此，很明显，在CB671和ZD622之间，对Cd胁迫响应的代谢组学特征存在不可忽略的基因型差异。PLS-DA的结果进一步表明，在ESI+（图2c和e）或ESI-（图2d和f）下，PC得分反映了Cd对ZD622（对Cd敏感）中代谢组学变化的影响大于CB671。
根据VIP得分（VIP > 1），结合t检验（P <0.05）和Cd暴露后代谢物丰度的变化幅度（log2倍数变化> 1或< -1），因为对基因型中无Cd和Cd暴露条件之间样品分离的贡献水平过滤掉一组代谢物。在这些差异代谢物中，分别在ZD622和CB671中鉴定了644和487个。表S4–S9汇总了有关这些代谢物的详细信息，包括其分类学特征。通过交叉分析（图3a），发现在任一基因型中都有大量的差异代谢物被特定地调节，证明了响应Cd暴露的代谢组学变化模式具有明显的基因型差异。
与Cd响应性代谢物的特异性平行，发现两种基因型中常见的差异代谢物约为22–29％（142个）（图3b-d）。更有趣的是，这些普通代谢产物中有较大比例（90％）呈现出相似的变化趋势，即在两种基因型中发现69种代谢产物被上调而60种被下调（图3c和d，表S4和S5）。可能地，该观察表明在两个研究的欧洲油菜基因型中存在对Cd胁迫响应的保守的代谢特征。
图2 PCA模型（2a-b）和PLS-DA模型（2c-f）在两个研究的欧洲油菜基因型（CB671和ZD622）的对照和Cd胁迫条件下（100 μM处理8 d）的所有检测到的代谢物特征的得分散点图。
散点颜色表示不同的实验组。数据在正离子（ESI+，2a，c，e）和负离子（ESI-，2b，d，e）离子检测模式下得出。
图3 在两个研究的欧洲油菜基因型（CB671，ZD622）中，变化的差异代谢物的维恩图（3a），和暴露于Cd（100 μM处理8 d）的两种基因型中调节的差异代谢物的一般概况（3b-d）。
代谢物丰度（Log2）的变化通过颜色定量：“红色”代表增加的丰度，“蓝色”代表减少的丰度，“黑色”代表空白值。代谢物ID用不同的颜色标记，以区分化学分类：“红色”代表初级代谢物，“黑色”代表硫苷，“蓝色”代表酚类，“砖红色”代表萜类，“绿色”代表生物碱，“紫色”代表其他组。
3. Cd胁迫下任一基因型中特定调控的代谢物谱
在两种研究的基因型中，大多数主要代谢产物均被上调（图4a）。然而，在cd敏感基因型（ZD622）中，不可忽略的代谢物数量减少，其中碳水化合物和维生素含量最高（图4a）。在这种基因型（ZD622）中，碳水化合物状态的恶化尤其与氨基糖，葡聚糖，糖酸和寡糖有关（图5a）。其中，还发现了一些与细胞壁（CW）相关的代谢产物（纤维糊精和纤维三糖）（图6a，表S8）。然而，很大比例的其他氨基糖以及聚酮糖被诱导（图5a）。相反，在CB671中，寡糖，糖酸和葡聚糖以及葡聚糖和C7糖主要上调。此外，CB671显示出糖储存形式的增强，包括淀粉相关的多糖，即麦芽糊精和麦芽寡糖基海藻糖，以及与CW相关的多糖，即1,4-β-D-甘露寡糖，1,2-β-寡甘露聚糖和半乳甘露聚糖（图6a；表S9）。另外，在肌醇途径和替代的d-半乳糖醛酸途径中记录到显著的富集（图6a）。
总体来说，在两种基因型中，碳水化合物以简单的形式（糖酸，低聚糖）或聚合的形式（葡聚糖，半乳聚糖，果聚糖）按照相反的方式被调节。
像碳水化合物一样，两种基因型也以相反的方式调节了维生素。CB671的维生素A，C，B5和B6被积极影响，而ZD622中与维生素相关的代谢产物发生了显著变化，尤其是对于维生素C（图5d）。当检测两种基因型中碳水化合物在其各自途径中的变化趋势时，发现了与维生素C（抗坏血酸）状态的明显关系。例如，ZD622中抗坏血酸水平（和相关化合物）的降低似乎与戊糖和葡糖醛酸相互转化途径中糖酸的负变化有关（图6a）。在CB671中，糖酸水平的变化发生在d-半乳糖醛酸途径的另一种方式中，在该途径中诱导了大量代谢产物的产生，从而增加了抗坏血酸通过L-葡萄糖途径积累的可能性（图6a）。
ZD622中观察到氨基酸（AA）的最小降解（图5c），表明在该Cd敏感基因型中，AA的转变不是Cd毒性的连锁效应的一部分。出乎意料的是，在CB671（耐Cd）中，发现了较大程度的AA改变（图5c），尤其是在色氨酸（Trp）代谢途径中。值得注意的是，这种改变发生在所有与Trp依赖的IAA生物合成有关的生物合成途径中，除了色胺途径。相应地，IAA在CB671中表现出降低的水平（图5，图6b）。一致地，诱导了5-羟色胺/褪黑激素途径中的代谢产物，导致5-羟色胺（SER）丰度显著增加了3.48倍（log2）。但是，SER诱导并不伴有褪黑激素浓度的变化（图6b）。
CB671中AA谱变化的另一个特征涉及参与甲硫腺苷（MTA）循环的两种谷氨酸衍生物和三种甲硫氨酸衍生物的同时积累（图5c），这与它们可能参与乙烯和多胺的生成有关（图6b）。乙烯的前体1-氨基环丙烷-1-羧酸酯的丰度增加证实了这一观点（图5，图6）；但是多胺产生的假设无法得到证实（图6b）。硫醇-AA衍生物也是CB671代谢响应的一部分，它们的变化似乎指向S-谷胱甘肽化过程（图6b）。除乙烯外，CB671还提高了茉莉酮酸酯家族的茉莉酮水平。ZD622和CB671均富集了赤霉素（图5e）。
两种基因型之间在定量（图4a）和成分（图5d）的脂质反应的代谢组学差异上也很明显。CB671的变化更为剧烈，主要特征是不饱和C18脂肪酸（FA）和相关的十八碳烷酸氧化脂类显著富集。该基因型（CB671）中脂质重排的趋势似乎表明，至少部分地为茉莉酮的产生提供了氧脂途径的原料（图6b）。在ZD622中，暴露于Cd时未观察到一致的脂质转移（图5d）。然而，值得注意的是，该基因型显著降低了2种甘油脂（表S8）的浓度，这可能与较早的戊糖和葡糖醛酸相互转换时的低碳状态有关（图6a）。CB671中2种甘油磷脂的丰度增加，进一步突显了两种基因型之间脂质重塑的对比趋势（图5d），其中一个（1-油酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱）同时在ZD622中被下调（图3，图6a）。两种基因型在三羧酸循环中均具有明显的活性；然而，敏感基因型ZD622表现出更大的活性，这是由诱导的代谢产物的数量所反映的（图5，图6b）。
图4 暴露于Cd（100 μM处理8 d）的任一基因型的初级代谢（4a）和次级代谢（4b）中特异调节的差异代谢物的一般概况。
图5 Cd暴露后，任一基因型中特异调节的差异初级代谢物的分类学表征（100 μM处理8 d）。
直方图代表每个指定类别的差异代谢物的数量。上调的代谢物以蓝色表示（CB671为深蓝色，ZD622为浅蓝色），下调的代谢物以红色表示。
图6 初级代谢中鉴定出的差异代谢物与Cd暴露后相关丰度变化之间的相互作用（100 μM处理8 d）。
基于KEGG数据库生成的数据并进行了一些修改，从而建立了代谢途径。红色框和蓝色框分别表示代谢物的丰度增加和减小，而空白框表示没有明显变化。在每个框中，左边表示CB671中的代谢物变化，右边表示ZD622中的相应代谢物的变化。
ZD622和CB671的次生代谢产物特征显著不同（图4b）。关于萜类化合物的基因型差异尤为明显，它们在CB671中被强烈诱导，但在ZD622中大多被下调（图4b）。详细的成分特征进一步揭示，在CB671中上调的萜类化合物中，植物甾体和单萜最多。有趣的是，在敏感基因型ZD622中，两个萜类化合物在下调的萜类化合物中也很普遍（图7a）。碰巧的是，大多数在CB671中上调但在ZD622中下调的常见代谢物也属于上述两个代谢组（图3b），似乎表明了它们在Cd胁迫下CB671和ZD622基于代谢组学的识别中的潜在作用。三萜和类胡萝卜素被认为具有相似的作用，因为它们在两种基因型中也以相反的方式被调节。然而，对于倍半萜或二萜来说，对基因型分离的贡献似乎不太可能（图7b）。与萜类化合物不同，在ZD622中比CB671诱导更多的酚类化合物（图4b），其中代表最多的组是二氢黄酮，黄酮，查耳酮，醌，二氢黄酮醇和黄酮醇（图7b）。在CB671中发现了明显的酚醛标记，其中黄酮，查耳酮和二氢黄酮醇的状态反而恶化了；另外，对于下游黄酮亚类（花青素）以及非黄酮化合物也有积极的变化，其中木脂素过表达（图7b）。
CB671中花青素的惊人积累，与上游黄酮亚类的大量减少一起，引起了人们对研究Cd对相关调控基因的影响的兴趣。在ZD622和CB671中，Cd暴露增强了花青素生物合成途径中上游基因（CHS，CHI和F3H）的表达（图8a）。相比之下，下游基因表达的变化仅在CB671中是明显的，尤其是对于LDOX，表明了在该基因型中观察到的花青素诱导的转录基础。另一个时间点实验进一步验证了CB671中花青素的持续诱导（图8b），并显示ZD622中总黄酮含量急剧升高（图8c）。两种基因型均通过增加其总抗氧化能力来响应Cd胁迫（图8d）。然而，尽管在ZD622中总黄酮含量与自由基清除活性之间具有很强的相关性，CB671中花青素含量的增加并没有显著促进该基因型总抗氧化能力的提高（图S2）。
基于代谢组学的对Cd胁迫响应的基因型差异扩展到了其他化合物，除了典型的酚类，萜类和生物碱以外，还包括次级代谢产物（图S3）。通常，在植物生理中没有直接作用的化合物，例如抗生素，杀虫剂，致癌物，芳香族化合物的副产物或苯型烃类，与CB671相比，大多在ZD622中被诱导。与四吡咯途径的早期中间体一起，许多被称为硫脂类降解副产物的代谢物也在ZD622中显著积累（表S8）。
图7 Cd暴露后（100 μM处理8 d），任一基因型中特异调节的差异次级代谢产物的分类学表征。
直方图代表每种指定类别的差异代谢物的数量，即萜类化合物（7a），酚类化合物（7b）。上调的代谢物以蓝色表示（CB671为深蓝色，ZD622为浅蓝色），下调的代谢物以红色表示。
图8 100 μM Cd暴露8 d后花青素生物合成基因的表达分析（8a），一级暴露于Cd（100 μM）的欧洲油菜基因型叶片的花青素含量（8b），总类黄酮含量（8c）和总抗氧化能力（8d）变化。
条代表四个独立重复的平均值的SD。Duncan多重范围检验显示，均值后的相同字母表示无显著差异（P <0.05）。将ZD622的对照样品中的转录本丰度设为1，并比较确定其他样品中基因表达的相对倍数变化。RtE和TE分别表示芦丁当量和水溶性维生素E当量。CHS：查尔酮合酶；CHI：查尔酮异构酶；F3H：二氢黄酮-3-羟化酶；DFR：二氢黄酮醇还原酶；LDOX：无色花色素双加氧酶；UFGT：花青素3-O-葡糖基转移酶。
讨论
Cd的植物毒性通常与其在植物中积累的程度有关；因此，减少其吸收和向芽的转运被认为是减轻对植物毒性的理想策略。在本研究中，两种欧洲油菜基因型（ZD622和CB671）中Cd积累的模式和导致的失绿症状表明了CB671能够承受更高水平的叶片Cd浓度，并表明存在基于组织的耐受机制。因此，对这两种基因型进行了比较和功能的代谢组学分析，以探讨基于代谢组学的欧洲油菜Cd耐性机制的可能性。Cd暴露后在两种基因型之间发现了明显的代谢组学差异（图4），尽管跨基因型存在保守的响应（图3）。在全球范围内，与CB671（耐Cd）相比，对Cd敏感的ZD622基因型发生了很大的变化，这可能反映了该基因型所承受的胁迫水平。
关于碳水化合物和维生素变化的趋势，基因型差异尤为明显（图5a和b）。耐Cd基因型CB671显示出显著的寡糖和糖醇诱导作用，这两种可溶性糖通常以对抗氧化胁迫的作用而被熟知，它们在氧化还原反应中充当中间体，和/或通过氢原子转移机制作为真正的ROS清除剂。来自替代性d-半乳糖醛酸途径的糖酸明显积累，进一步表明，碳水化合物在CB671中的保护作用被用于增强抗坏血酸的丰度（图6a），抗坏血酸是一种强大的还原剂，在植物抗氧化网络中起主要作用。相比之下，ZD622（对Cd敏感）中碳水化合物的变化趋势表明植物生理适应性大大降低。值得注意的是，糖贮藏形式（葡聚糖，半乳聚糖和果聚糖）的大量消耗，包括CW糖（图6a），引起了严重碳饥饿的植物的生存机制，这种基因型就属于这种情况。观察到的碳水化合物消耗可能与强烈的三羧酸循环活动有关，如TCA代谢产物的显著积累所表示（图5，图6b）。这意味着ZD622在胁迫条件下无法将其能耗调整为实际的碳同化速率。有学者指出，盐胁迫下，在盐敏感基因型大麦中，三羧酸循环代谢产物的丰度要大于在耐盐基因型。与ZD622相反，在CB671中诱导了碳水化合物的储存形式，包括与淀粉和CW相关的糖类（图6a，表S9）。这种积累可能为细胞提供额外的方法来应对这种基因型中过量Cd积累所带来的胁迫。事实上，CW糖可能有助于在CW水平上提高对Cd螯合的结合亲和力。同样，可以考虑使用淀粉多糖作为潜在的Cd配体。
当植物缺乏维生素时，往往会导致严重的后果，证明了它们在植物代谢中的重要作用，而这些作用早已被忽视。因此，ZD622在Cd胁迫下的不良生长可能至少部分与C-，K-，B2-，B6-和B9-维生素相关代谢物浓度降低有关（图5a）。耐受性基因型（CB671）中的维生素状态得到了很好的维持，磷酸吡哆胺（一种B6维生素）和维生素C的含量反而增加了，这进一步证明了这一观点。像维生素一样，具有生物活性的微量激素，在植物适应环境的能力中起着关键作用。在这项研究中，CB671通过优先将色氨酸用于5-羟色胺（SER）的合成来响应Cd胁迫（图6b）。值得注意的是，虽然IAA合成的色胺途径的早期步骤被诱导，但它并没有以某种方式影响IAA的下游代谢产物（图6b）。这种瓶颈可能进一步有利于以牺牲IAA为代价将色氨酸转化为SER。SER是一种吲哚胺神经递质，尽管它参与了植物对环境的适应性响应，但很少受到关注。在甲硫氨酸和谷氨酸的代谢中，以及在氧合脂途径中，进一步证明了CB671中微调的代谢物通量，分别导致了乙烯和茉莉酮酸酯的积累（图6b）。两种激素的改善作用已被证明对包括金属/类金属在内的各种环境胁迫都有影响。乙烯和茉莉酮酸酯被认为具有共同的下游信号转导成分，这使得它们的串扰更可能在响应非生物胁迫时发生，在这也不能排除。
最近，膜脂质的重塑被视为在有害条件下获得耐受性的一种手段。与盐，干旱或寒冷胁迫不同，可以通过增强膜不饱和度使植物适应环境，而Cd适应性响应通常意味着不饱和脂肪酸丰度降低。然而，在这本研究中，暴露于Cd之后，在Cd积累且耐受的CB671基因型中出现了C18不饱和脂肪酸（USFA）的显著诱导（图5d）。与以前研究结果一致，Cd胁迫增加了Cd超富集植物和Noccaea caerulescens的耐受生态型中的USFA（包括C18 FA）的丰度，目前的结果似乎表明膜不饱和度对Cd耐受性具有积极作用。因此，FA重塑对于金属耐受性的重要性需要在低金属和重金属积累基因型中获得更一致的观点。在本研究的背景下，发现USFA在CB671中的大量积累与十八碳烷酸氧化脂类的产生和茉莉酮酸酯池的增强有关（图6b），这意味着对于许多引发的解毒作用而言，信号转导得到了改善。这种基因型（CB671）的脂质重塑也导致了游离脂肪酸（FFA）的合成，该脂肪酸可能在植物响应中发挥直接作用，而不仅仅是其作为复杂脂质的基本组成部分。肌醇衍生信号分子的额外诱导（图6a），尤其是IP3，进一步突出了CB671中获得的Cd耐受性的信号转导增强程度。甘油磷脂的诱导也证实了这一观点（图5，图6），已知其主要感知环境并触发外部信号转导进入细胞以进行适当的耐受性活动。与CB671相比，ZD622中脂质谱的变化以甘油脂和甘油磷脂的丰度降低为特征（图3，图5，图6a），这自然地反映了受损的细胞膜，并且还得到了硫脂降解副产物的显著积累的支持（图S4）。
在次级代谢物中，ZD622和CB671之间的代谢组学变化最能通过萜类化合物状态的变化来表达（图4，图7a），这是一组具有脂类共享性质的化合物。特别地，通过观察CB671中植物甾体的显著积累，突出了甲羟戊酸途径的角鲨烯分支的重要性，而ZD622中许多植物甾体的丰度下降。有趣的是，哺乳动物性激素（雄甾烷、雌甾烷和孕甾烷）在CB671（大部分上升）或ZD622（大部分下降）中鉴定的植物甾体所占比例过高（表S8和S9），表明它们是两种基因型之间Cd耐性变异的重要驱动因素。尽管很少被测定为植物的解毒反应，但是据说哺乳动物性激素参与稳定细胞膜结构。像哺乳动物的性激素一样，与挥发性有机化合物（VOC）有关的金属胁迫响应也很少被记录。在本研究中，Cd暴露影响了两种基因型中萜类VOC的含量（单萜和倍半萜）（图7a）。有趣的是，单萜主要在CB671中被诱导，但是倍半萜的积累被证明是跨基因型的一个共同特征。以前的研究也报道了单萜的保护作用，但未发现倍半萜在遭受严重干旱胁迫的地中海物种中的直接作用。认为单萜的双键及其亲脂特性有助于疏水相互作用，从而使膜稳定。考虑到它们在细胞膜稳定中的作用，并考虑到它们在CB671中的显著诱导作用，如这种Cd积累的基因型所示，植物甾体和单萜可能有助于减轻Cd积累基因型中与USFA积累相关的膜流动性的脆弱性。类胡萝卜素和三萜也被认为参与了这一作用，因为它们在CB671中被很好的提供，但在ZD622中几乎不受影响或受到负面影响（图7a）。通过诱导与S-谷胱甘肽化有关的化合物（S-谷胱甘肽基-1-半胱氨酸），也突出了CB671减轻Cd诱导的氧化损伤的能力（图6b），这表明可以防止蛋白质硫醇的不可逆氧化。
不同的酚类化合物页参与了两种欧洲油菜基因型对Cd胁迫响应。在ZD622中发现了明显的上游黄酮亚类的诱导（图7b），这被认为是应对Cd胁迫的最终策略，反映出该基因型中总黄酮含量与总抗氧化能力之间的紧密相关性（图S2）。令人惊讶的是，CB671似乎优先引导黄酮物质产生花青素(图7b)。花青素的抗氧化能力得到了很好的阐明；然而，尚不清楚花青素是否具有比CB671中耗尽的上游黄酮亚类更高的抗氧化能力。目前的结果无法区分两个黄酮基团之间的抗氧化能力，因为它们均未显著影响CB671的自由基清除能力（图S3）。据推测，具有更重要的抗氧化能力的其他化合物（非黄酮）也参与了CB671的自由基清除能力。因此，似乎不太可能在CB671中激活花青素产生所需的耗能过程，主要是为了赋予细胞抗氧化能力。或者，可以考虑花青素参与Cd螯合的可能性，正如以前在芥菜中的钼所证明的那样。该假设值得进一步研究。除花青素外，CB671还显著诱导木脂素（图7b），一类非黄酮化合物通常因其抗氧化作用而被熟知。从这个意义上讲，木脂素积累可能意味着CB671中CW水平上的抗氧化能力增强。随着前面提到的CW糖的积累，木脂素的显著诱导似乎表明CW在解决CB671中过量Cd积累所造成的胁迫方面发挥了积极作用。
ZD622和CB671与它们的差异代谢组学变化平行，表现出不可忽视的代谢响应保守性（图3），这可能为欧洲油菜对Cd胁迫响应的保守线路提供了新的见解。
结论
这项研究提供了对欧洲油菜Cd适应性响应的代谢组学见解。Cd诱导的基因型CB671（耐Cd积累）和ZD622（对Cd敏感）之间的代谢特征变化在初级和次级代谢中均表现出来，并提出了功能相关代谢物的相互作用。CB671代谢组学的变化被解释为与增强信号转导以促进及时解毒机制的需求有关，以及需要稳定膜以减轻膜不饱和可能的缺陷。还强调指出了强有效还原剂的显著产生，包括AsA，SER，植物甾体，单萜，类胡萝卜素或木脂素，可以证明与ZD622相比，CB671的总体抗氧化能力有所提高。此外，CW糖和木脂素的伴随积累被提出，表明CW对CB671中获得Cd耐受性的可能贡献。同样，在CB671中观察到的花青素的积累以牺牲上游黄酮亚类为代价，这表明了花青素可能在超出其传统的抗氧化剂性能之外发挥作用，这值得进一步研究。