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김윤하 (Yoon-Ha Kim)
경북대학교
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Silicon mitigates heavy metal stress by regulating P-type heavy metal ATPases, Oryza sativalow silicon genes, and endogenous phytohormones
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Abstract

Background
Silicon (Si) application has been known to enhance the tolerance of plants against abiotic stresses. However, the protective mechanism of Si under heavy metals contamination is poorly understood. The aim of this study was to assess the role of Si in counteracting toxicity due to cadmium (Cd) and copper (Cu) in rice plants (Oryza sativa).

Results
Si significantly improved the growth and biomass of rice plants and reduced the toxic effects of Cd/Cu after different stress periods. Si treatment ameliorated root function and structure compared with non-treated rice plants, which suffered severe root damage. In the presence of Si, the Cd/Cu concentration was significantly lower in rice plants, and there was also a reduction in lipid peroxidation and fatty acid desaturation in plant tissues. The reduced uptake of metals in the roots modulated the signaling of phytohormones involved in responses to stress and host defense, such as abscisic acid, jasmonic acid, and salicylic acid. Furthermore, the low concentration of metals significantly down regulated the mRNA expression of enzymes encoding heavy metal transporters (OsHMA2 and OsHMA3) in Si-metal-treated rice plants. Genes responsible for Si transport (OsLSi1 and OsLSi2), showed a significant up-regulation of mRNA expression with Si treatment in rice plants.

Conclusion
The present study supports the active role of Si in the regulation of stresses from heavy metal exposure through changes in root morphology.

논문정보
- 형식: Research article
- 게재일: 2014년 01월 (BRIC 등록일 2020-09-02)
- 연구진: 국내(교신)+국외 연구진태극기
- 피인용횟수: 120회 이상 인용된 논문
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