全 文 ：植物生理学报 Plant Physiology Journal 2014, 50 (5): 599~604　　doi: 10.13592/j.cnki.ppj.2014.1005 599
收稿 2014-03-25　　修定 2014-04-22
资助 浙江省自然科学基金项目(LY13C020002)、浙江省大学生
科技创新项目、国家自然科学基金项目(31170251)和浙江
省重点科技创新团队项目(2010R50028)。
* 共同通讯作者(E-mail: dingyanfei@cjlu.edu.cn, Tel: 0571-
87676371; E-mail: pzhch@cjlu.edu.cn, Tel: 0571-86914510)。
miRNA在植物重金属胁迫应答中的作用
张林, 丁艳菲*, 王熠, 朱诚*
中国计量学院生命科学学院, 杭州310018
摘要: microRNA (miRNA)是一种新型的长度为20~24 nt的非编码RNA, 通过对靶基因的表达调节进而参与调控植物体的多
种生理代谢活动。重金属是一类重要的环境污染物, 严重危害植物的生长发育, 甚至导致植物死亡。植物在长期的进化过
程中形成了抵御重金属胁迫的多种机制, 如miRNA对特定基因转录后水平的调控就在逆境胁迫应答中发挥重要作用。本
文综述了植物中参与重金属胁迫应答miRNA的种类及作用机制, 为揭示重金属胁迫条件下基因表达调控机制, 以及利用基
因工程手段改良植物对重金属的耐受性提供了线索和依据。
关键词: miRNA; 重金属胁迫; 调节机制; 植物
Role of miRNA in Plant Heavy Metal Stress Response
ZHANG Lin, DING Yan-Fei*, WANG Yi, ZHU Cheng*
College of Life Sciences, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China
Abstract: microRNAs (miRNAs), a newly discovered class of 20−24 nt non-protein-coding small RNAs, have
been reported to involve a broad range of metabolic and physiological processes in plants through the regula-
tion of target gene expression. Heavy metals are an important class of environmental contaminants, seriously
threatening the growth and development of plants and even causing plant death. In the long time of evolution-
ary process, plants have formed various mechanisms of heavy metal stress resistance, in which the miRNA-
guided post-transcriptional gene regulation plays an important role in environmental stress response. This arti-
cle reviews recent progress in research on the miRNAs involved in heavy metal stress response and the
regulatory mechanisms, which will help to reveal gene regulation mechanisms under heavy metal stress as well
as provide evidence for the genetic improvement in plant heavy metal tolerance.
Key words: miRNA; heavy metal stress; regulatory mechanisms; plants
近年来随着工业“三废”的排放以及化肥农药
的大量施用, 我国重金属污染形势日益严重。环
境污染方面所说的重金属, 主要是指Cd、Hg、
Pb、Cr以及类金属As等生物毒性显著的非必需重
金属, 也指具有一定毒性的必需重金属如Cu、Fe
和Ni等。非必需重金属元素和过量的必需重金属
元素对植物都是有害的(Valle和Ulmer 1972)。重
金属不仅严重影响植物的生长发育, 造成产量和
品质下降, 还可以通过食物链进入人体, 影响人类
健康(Verbruggen等2009)。植物在长期的进化过程
中产生了对重金属胁迫的多种抗性, 如: 植物对重
金属的螯合作用、根系富集、细胞壁束缚、跨膜
转运以及抗氧化响应等(Clemens等2001; Xu等
2012)。这些重金属应答过程中的很多基因如重金
属转运体基因得到了克隆与功能解析(Ueno等
2010; 陈英旭2008), 但是这些应答重金属胁迫的基
因的表达调控机制如何？其中关键的调控因子是
什么？这些并不清楚, 亟待研究。
microRNA (miRNA)是一类具有20~24个核苷
酸(nt)、新型的调控基因表达的非编码单链RNA
分子, 广泛存在于植物、线虫和人类等真核生物
细胞中(Jones-Rhoades和Bartel 2004; Jones-Rhoades
等2006; Liu等2008)。随着越来越多miRNA的发现
和功能研究, 它在动物、植物以及细菌的细胞生
长发育、形态建成、信号转导、胁迫响应等代谢
过程中的调控作用开始受到关注。miRNA通过介
导靶基因mRNA的降解和翻译抑制机制, 主要在转
录后水平负调控靶基因的表达(Lee等1993; Chen
植物生理学报600
2004)。近年来研究表明miRNA在植物对重金属
胁迫的响应过程中发挥重要作用: 在重金属胁迫
下, 植物miRNA表达量发生显著上调或下调, 以响
应重金属胁迫(Yang和Chen 2013; Ding和Zhu 2009;
Mendoza-Soto等2012)。本文总结近年来国内外研
究发现的参与植物重金属应答的miRNA, 并对
miRNA的具体作用机制和调节网络进行探讨和
展望。
1 参与重金属胁迫应答的miRNA
尽管Cu和Fe等重金属是生命活动所需要的微
量元素, 但是大部分重金属如Cd、Hg和Pb等没有
生物功能, 却可通过必需重金属的转运系统进入
细胞, 影响细胞的正常生命功能。它们的毒害较
大, 抗性相关的miRNA研究也较多。近年来, 人们
采用表达序列标签(Xie等2007)、构建miRNA文库
(Sunkar和Zhu 2004; Huang等2009)、RT-PCR (Xie
等2007)、定量PCR (Ding等2011)、miRNA基因芯
片(Fang等2013; Ding等2011)以及miRNA高通量测
序(Zhou等2012a, b)等方法, 发现miRNA可受多种
重金属逆境胁迫诱导产生, 并在植物抗重金属胁
迫中发挥着重要的作用。表1和图1列举了近年来
发现的重金属相关miRNA的种类及它们参与重金
属响应的具体作用途径。
Xie等(2007)用表达序列标签(EST)及生物信
息学方法预测了甘蓝型油菜(Brassica napus)中的
21个miRNA, 并且采用RT-PCR方法实验证实了其
中5个miRNA, 发现miR156、miR171、miR393和
miR396a的转录受重金属Cd的抑制, 暗示这几个
miRNA在重金属Cd胁迫响应中发挥作用。Zhao等
(2008)在豆科的模式生物蒺藜苜蓿(Medicago trun-
catula)中 , 应用实时定量PCR方法发现了部分
miRNA的表达可受重金属Cd、Hg和Al的诱导与
调节。其中, miR171、miR319、miR393和miR529
在Cd、Hg和Al胁迫下表达上调 , 而miR166、
表1 参与重金属胁迫响应miRNA的种类及具体作用途径
Table 1 The type of miRNAs involved in heavy metal stress response and their specific pathway
miRNA 靶基因 具体途径 所调控的重金属
miR156 GGT 重金属转运 Al、As、Cd、Hg
miR159 ABC 重金属转运 Al、As、Cd、Hg
miR160 ARF10/16/17 植物激素信号调节 Al、Cd、Hg
miR164 GRXS12 抗氧化作用 As、Cd、Hg、Mn
miR166 HD-Zip 根发育 Al、As、Cd、Hg、Mn
miR167 Nramp 重金属转运 Al、As、Cd
miR168 Argonaute 植物激素信号调节 Cd、As
miR171 CSD 抗氧化作用 Al、As、Cd、Hg
miR390 RLK 侧根发育 Al、As、Cd、Hg、Mn
miR393 TIR1 植物激素信号调节 Al、As、Cd、Hg
miR395 APS、SULTR2;1 重金属转运 Al、Cd、Hg、Mn
miR398 CSD 抗氧化作用 Al、As、Cd、Hg、Cu
miR528 DCL1 重金属转运 As、Cd、Mn
图1 典型的miRNA在植物重金属胁迫响应中的作用途径
Fig.1 Functional pathway of miRNAs in the plant response to heavy metal stress
张林等: miRNA在植物重金属胁迫应答中的作用 601
miR398则表达下调。Huang等(2009)采用miRNA
直接克隆法构建Cd处理水稻(Oryza sativa)幼苗的
miRNA文库, 测序分析发现了Cd胁迫应答相关的
水稻miRNA数据库(miRBase)中9个miRNA, 并克
隆了19个新的miRNA。这些新发现的水稻miRNA
与拟南芥等其他物种不具进化同源性, 说明是水
稻特异的miRNA。对这些新发现的miRNA进行靶
基因预测, 发现它们靶向代谢相关的酶类、信号
转导因子和转录因子等。其中miR604靶向脂类转
运蛋白(lipid transfer protein, LTP)基因, LTP参与植
物多种抗逆性反应并介导植物激素信号转导等过
程(Jung等2006), 暗示miR604通过对LTP的表达调
节参与水稻对Cd胁迫的响应(Huang等2009)。
上述几种重金属胁迫相关的miRNA基本采用
直接克隆法和RT-PCR方法进行克隆鉴定。但这些
方法检测的范围小, 灵敏度低, 对一些表达量低或
者组织与发育时期特异性表达的miRNA难以分离
得到。miRNA芯片和高通量测序法可以高通量、
高特异、高灵敏地检测miRNA的表达, 近年来利
用这两种技术进行重金属相关miRNA克隆和表达
的报道日渐增多。Fang等(2013)采用miRNA微阵
列芯片鉴定了经Cd处理和未处理的HX3 (Cd耐受
型)和ZH24 (Cd敏感型)大豆(Glycine max)株系中
miRNA表达模式的差异。共鉴定出26个与Cd应激
相关的miRNA, 其中有9个miRNA在2个株系中均
有发现, 有5个和12个miRNA分别在HX3和ZH24中
特异表达。Szittya等(2008)采用高通量测序技术鉴
定Hg处理蒺藜苜蓿植株和对照植株中的miRNA,
发现了25个保守miRNA家族和26个新的miRNA参
与到重金属胁迫应答中。Aloui等(2009)以Solexa
高通量测序技术在研究蒺藜苜蓿对Hg毒害的响应
机制时发现了52个新的miRNA。
2 miRNA参与重金属胁迫应答的具体途径
2.1 重金属转运
研究报道表明ABC型转运蛋白(ATP-binding
cassette, ABC)、重金属ATP酶(heavy metal ATPase,
HMA)蛋白家族、巨噬细胞蛋白家族(natural asso-
ciated macrophage protein, Nramp)、助阳离子扩散
蛋白家族(cation diffusion facilitator, CDF)以及锌铁
转运蛋白家族(zinc iron transporters protein, ZIP)是
参与重金属离子转运的重要蛋白(施积炎等2004;
Mills等2003)。其中ABC型转运蛋白为一类定位
在细胞膜上的跨膜转运器 , 负责将Cd螯合物如
GS-Cd复合体转运排出细胞并与根系分泌的多糖
等黏胶状物质结合滞留在根外, 以起到降低Cd毒
害的作用(陈英旭2008; Bovet等2003)。Zhou等
(2012a)用高通量测序法发现在镉胁迫下油菜植株
中miR159表达下调, miR159的靶基因ABC转运体
表达提高, 促进Cd螯合物转运到植物根部土壤中,
从而应答重金属Cd胁迫。Chen等(2011)用高通量
测序法发现蒺藜苜蓿在Al胁迫下, miR159表达也
下调。除此之外, miR159还参与到重金属Hg的响
应调节中, 其调节原理与Cd的调节原理类似, 同样
是miR159下调 , 促进将Hg转运至胞外(Zhou等
2012b)。
Nramp蛋白家族是一类高度保守的膜蛋白, 广
泛参与到植物、动物、细菌和真菌等体内的重金
属离子运输过程。其中, AtNramp3主要在拟南芥
(Arabidopsis thaliana)的根维管束、茎和叶中表达,
AtNramp3过量表达的转基因拟南芥植株对Cd的积
累和敏感性大大增强(Mäser等2001; Thomine等
2003)。在镉胁迫下, 甘蓝型油菜miR167表达上升,
miR167进而通过调控其靶基因GT073274 (即重金
属转运蛋白基因Nramp1)的含量参与植株中镉离
子的转运(Zhou等2012a)。另外, 水稻在As胁迫下
miR167表达量显著下调(Liu和Zhang 2012), 在Al
胁迫下表达量则上升(Chen等2011)。
2.2 硫同化
miR395是一种广泛存在于拟南芥、水稻、甘
蓝型油菜等植物中的保守miRNA (Jones-Rhoades
和Bartel 2004)。最近研究表明, miR395通过参与
调控硫饥饿诱导的低亲和力硫酸盐转运体 (SUL-
TR2;1)和3个ATP硫酸化酶基因(ATP sulphurylase,
APS) (APS1、APS3和APS4), 参与重金属Al、Cd和
Hg胁迫应答(Yang和Chen 2013; Zhang等2013)。张
芸等(2010)研究证实, 拟南芥中miR395与硫同化途
径中的关键酶ATP硫酸化酶(APS1、APS3、APS4)
mRNA存在互补序列。Northern杂交分析显示, 缺
硫拟南芥植株中的miR395被诱导表达, 而APS1的
积累量明显减少, 证明拟南芥miR395在缺硫条
件下参与对其靶基因APS1的表达负调控。此外,
5′ RACE证实拟南芥中的一个低亲和硫转运体基
植物生理学报602
因(ATP sulfate transporter, AST) AST68 mRNA也是
miR395的一个靶基因, 说明miR395在植物硫同化
和转运途径中起到了重要的调节作用(Huang等
2010)。硫同化与植物响应Cd胁迫有密切关系, 如
植物在Cd胁迫下通过增强对硫酸盐的吸收和还原,
迅速合成半胱氨酸和谷胱甘肽(glutathion, GSH)等
代谢物以结合重金属(Sanita和Gabbrielli 1999; 孙
雪梅和杨志敏2006)。甘蓝型油菜中, miR395通过
对其靶基因APS和SULTR2的表达调控, 参与到Cd
胁迫调节(Zhang等2013)。miR395过表达转基因甘
蓝型油菜的地上部中GSH等非蛋白巯基含量显著
增加 , 表明miR395分别通过靶向基因的APS和
SULTR2;1参与硫酸盐的分配调节。并且, 相比野
生型植株, miR395过表达的油菜植株通过硫酸盐
的分配调节, 增加了Cd的积累量并表现出更高的
Cd耐性(Zhang等2013)。
miR156通过调控靶基因谷胱甘肽γ-谷氨酰转
肽酶(glutathione-γ-glutamylcysteinyl transferase,
GGT)含量, 进而参与重金属应答(Zhou等2012b)。
GGT与植物螯合肽合酶(phytochelatinase, PCS)共
同参与调节植物螯合肽(PC)和三肽谷胱甘肽(trip-
eptide glutathione, C-GLU-CYS-GLY)的合成, 通过
PC、三肽谷胱甘肽与Cd、Hg等重金属螯合形成
PC-重金属复合物, 进而在重金属的贮藏和转运中
起到重要作用(Cobbett 2000)。拟南芥或甘蓝型油
菜在Cd胁迫下miR156表达下调, 蒺藜苜蓿在Hg胁
迫下miR156表达下调, 而蒺藜苜蓿在Al胁迫下
miR156表达上调, 水稻在As胁迫下miR156表达上
调, 以上植物中miR156通过介导转肽酶基因的表
达参与对多种有毒重金属的耐受(Chen等2011; Liu
和Zhang 2012; Zhou等2008, 2012b)。
2.3 抗氧化胁迫
重金属胁迫下, 植物细胞中活性氧(reactive
oxygen species, ROS)[超氧化物阴离子(O2¯· )和羟自
由基(OH·), 以及过氧化氢(H2O2)和单线态氧(
1O2)
等]快速大量积累, 并进一步毒害植物细胞(Mittler
2002)。超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,
SOD)可将ROS转变成过氧化物和分子氧, 构成了
植物体中抵御高毒性超氧化物的第一道防线
(Mittler 2002; Fridovich 1995)。研究表明miR398
通过靶向2种SOD, 即Cu, Zn超氧化物歧化酶(Cu,
Zn superoxide dismutase, CSD)中的CSD1和CSD2,
在Al、Cd、Hg和Cu等重金属的胁迫响应中发挥
重要作用(丁艳菲等2010; Yang和Chen 2013)。
Sunkar等(2006)通过Northern杂交发现, 拟南芥幼
苗在重金属Cu和Fe胁迫下, miR398表达被诱导下
调, 这种下调促进CSD1和CSD2 mRNA的积累与氧
化胁迫耐性的提高。并且过量表达具有miR398抗
性的CSD2转基因拟南芥中, 相比仅是CSD2过表达
拟南芥植株, 积累了更多的CSD2 mRNA, 表现出
更高的重金属胁迫耐性(Sunkar等2006)。Zhou等
(2008)通过高通量测序技术发现蒺藜苜蓿在Al胁
迫下miR398也表达下调, 并通过CSD含量的提高
以抵御Al造成的氧化胁迫。
2.4 生长素信号转导
重金属严重毒害植物体的生长发育, 表现为
植株矮化, 根、茎生长迟缓, 叶片失绿、卷曲等
(Rodríguez-Serrano等2009; Sandalio等2001)。另一
方面, 植物通过对根系等器官形态结构的调整, 影
响植物对重金属的吸收、螯合和转运, 以起到抵
御重金属毒害的作用, 提高对环境胁迫的应答以
及营养元素、水分的吸收利用, 对植物的生长有
重要意义(Malamy 2005)。miRNA的功能研究最初
集中在植物生长发育方面, 重金属胁迫下很多与
生长发育相关的miRNA表达发生变化。这些
miRNA对植物的生长发育及重金属等逆境应答的
双重调节, 它们之间可能相互影响, 共同调节(Zhou
等2012b; Liu和Zhang 2012; Ding等2011)。Kong和
Yang (2010)发现水稻体内miR167通过调控生长素
应答因子基因(auxin response factor, ARF)参与到
Fe的调控中。ARF8下游进一步调控ARF6, 共同控
制生长素(auxin, AUX)信号和调节侧根发育(Zhou
等2012b)。TIR1是生长素受体与吲哚乙酸(indole-
3-acetic acid, IAA)蛋白辅助交互, 从而导致AUX/
IAA的泛素化和随后的降解(Dharmasiri和Estells
2002)。miR393目标产物为主要为TIR1, 通过调控
生长素信号来响应重金属胁迫。蒺藜苜蓿中
miR393表达下调控制植物对Al的毒害作用(Chen
等2011)。甘蓝型油菜和水稻在Cd胁迫下, miR393
表达上调, 其靶基因TIR1 mRNA水平下调, 一方面
导致生长素信号下调; 另一方面可能导致E3泛素
连接酶靶蛋白含量减少, 以增加植物对Cd的耐受
张林等: miRNA在植物重金属胁迫应答中的作用 603
性(Jones-Rhoades和Bartel 2004; Zhou等2012a; Xie
等2007)。除此之外, miR393还参与到蒺藜苜蓿对
Hg、As胁迫的调节中, 在Hg或As胁迫下miR393均
表达上调(Zhou等2012b; Xie等2007)。
3 研究展望
miRNA的发现是生命科学研究领域的重大突
破, 同时也提供给人们一个认识基因和基因表达
调控本质的强有力工具。miRNA处于基因表达调
控的中心位置, 在植物对重金属胁迫的应答过程
中起着重要作用。近年来随着Solexa测序、微阵
列芯片等高通量测序技术的应用, 越来越多的重
金属相关植物miRNA得到克隆与鉴定, 相比之下
对它们的生物功能却知之甚少。这些miRNA究竟
如何发挥作用的？其具体功能与作用机制是什
么？miRNA对其靶基因的调控很复杂, 是否还存
在其他的靶基因？这些靶基因究竟如何发挥作
用？参与的生物过程与信号通路是什么？这些问
题仍未得到解答。植物miRNA在重金属胁迫应答
中的具体生物学功能尚需深入研究。
目前所发现的微小R N A尚且很少 , 除了
miRNA之外, 还有siRNA、snmRNA、snRNA、
snoRNA等一系列非编码RNA, 它们也有着不同种
类和功能, 相信这些不同小分子RNA的研究对于
人们解决环境重金属污染等问题将起到极大的
助力。
参考文献
陈英旭(2008). 土壤重金属的植物污染化学. 北京: 科学出版社
丁艳菲, 王光钺, 傅亚萍, 朱诚(2010). miR398在植物逆境胁迫应答
中的作用. 遗传, 32 (2): 129~134
施积炎, 陈英旭, 田光明, 林琦(2004). 海州香薷和鸭跖草铜吸收机
理. 植物营养与肥料学报, 10 (6): 642~646
孙雪梅, 杨志敏(2006). 植物的硫同化及其相关酶活性在镉胁迫下
的调节. 植物生理与分子生物学学报, 32 (1): 9~16
张芸 , 李会 , 车丽玲 , 黄思齐 , 邱承祥 , 杨志敏(2010). 拟南芥
miR395d基因的克隆和过表达载体构建及其在油菜中的转化.
南京农业大学学报, 33 (2): 25~29
Aloui A, Recorbet G, Gollotte A, Robert F, Valot B, Gianinazzi-Pear-
son V, Aschi-Smiti S, Dumas-Gaudot E (2009). On the mecha-
nisms of cadmium stress alleviation in Medicago truncatula by
arbuscular mycorrhizal symbiosis: a root proteomic study. Pro-
teomics, 9 (2): 420~433
Bovet L, Eggmann T, Meyland-Bettex M, Polier J, Kammer P, Marin E,
Feller U, Martinoia E (2003). Transcript levels of AtMRPs after
cadmium treatments, induction of AtMRP3. Plant Cell Environ,
26: 371~381
Chen L, Wang T, Zhao M, Tian Q, Zhang WH (2011). Identification
of aluminum-responsive microRNAs in Medicago truncatula
by genome-wide high-throughput sequencing. Planta, 235 (2):
375~386
Chen X (2004). A microRNA as a translational repressor of
APETALA2 in Arabidopsis flower development. Science, 303:
2022~2025
Clemens S (2001). Molecular mechanisms of plant metal tolerance
and homeostasis. Planta, 212: 475~486
Cobbett CS (2000). Phytochelatin biosynthesis and function in heavy-
metal detoxification. Curr Opin Plant Biol, 3 (3): 211~216
Dharmasiri S, Estelle M (2002). The role of regulated protein degra-
dation in auxin response. Plant Mol Biol, 49 (3-4): 401~408
Ding YF, Zhu C (2009). The role of microRNAs in copper and cad-
mium homeostasis. Biochem Biophys Res Commun, 386 (1):
6~10
Ding YF, Chen Z, Zhu C (2011). Microarray-based analysis of cadmi-
um-responsive microRNAs in rice (Oryza sativa). J Exp Bot, 62
(10): 3563~3573
Fang X, Zhao Y, Ma Q, Huang Y, Wang P, Zhang J, Nian H, Yang
CY (2013). Identification and comparative analysis of cadmium
tolerance-associated miRNAs and their targets in two soybean
genotypes. PLoS One, 8 (12): e81471
Fridovich I (1995). Superoxide radical and superoxide dismutases.
Annu Rev Biochem, 64: 97~112
Huang SQ, Xiang AL, Che LL, Chen S, Li H, Song JB, Yang ZM
(2010). A set of miRNAs from Brassica napus in response to
sulphate deficiency and cadmium stress. Plant Biotech J, 8 (8):
887~899
Huang SQ, Peng J, Qiu CX, Yang ZM (2009). Heavy metal-regulated
new microRNAs from rice. J Inorg Biochem, 103 (2): 282~287
Jones-Rhoades MW, Bartel DP (2004). Computational identification
of plant microRNAs and their targets, including a stress-induced
miRNA. Mol Cell, 14 (6): 787~799
Jones-Rhoades MW, Bartel DP, Bartel B (2006). MicroRNAs and
their regulatory roles in plants. Annu Rev Plant Biol, 57: 19~53
Jung HW, Lim CW, Hwang BK (2006). Isolation and functional
analysis of a pepper lipid transfer protein III (CALTPIII) gene
promoter during signaling to pathogen, abiotic and environmen-
tal stresses. Plant Sci, 170: 258~266
Kong WW, Yang ZM (2010). Identification of iron-deficiency respon-
sive microRNA genes and cis-elements in Arabidopsis. Plant
Physiol Biochem, 48 (2): 153~159
Lee R, Feinbaum R, Ambros V (1993). The C. elegans heterochronic
gene lin-4 encodes small RNA with antisense complementarity
to lin-14. Cell, 75: 843~854
Liu HH, Tian X, Li YJ, Wu CA, Zheng CC (2008). Microarray-based
analysis of stress-regulated microRNAs in Arabidopsis thaliana.
Rna, 14 (5): 836~843
Liu Q, Zhang H (2012). Molecular identification and analysis of ar-
senite stress-responsive miRNAs in rice. J Agr Food Chem, 60
(26): 6524~6536
Malamy JE (2005). Intrinsic and environmental response pathways
that regulate root system architecture. Plant Cell Environ, 28 (1):
植物生理学报604
67~77
Mäser P, Thomine S, Schroeder JI, Ward JM, Hirschi K, Sze H, Talke
IN, Amtmann A, Maathuis FJM, Sanders D et al (2001). Phylo-
genetic relationships within cation transporter families of Arabi-
dopsis. Plant Physiol, 126 (4): 1646~1667
Mendoza-Soto AB, Sánchez F, Hernández G (2012). MicroRNAs as
regulators in plant metal toxicity response. Front Plant Sci, 3:
105
Mills RF, Krijger GC, Baccarini PJ, Hall JL, Williams LE (2003).
Functional expression of AtHMA4, a P1B-type ATPase of the Zn/
Co/Cd/Pb subclass. Plant J, 35 (2): 164~176
Mittler R (2002). Oxidative stress, antioxidants and stress tolerance.
Trends Plant Sci, 7: 405~410
Rodríguez-Serrano M, Romero-Puertas MC, Pazmiño DM, Testillano
PS, Risueño MC, del Río LA, Sandalio LM (2009). Cellular
response of pea plants to cadmium toxicity: cross talk between
reactive oxygen species, nitric oxide, and calcium. Plant Physiol,
150 (1): 229~243
Sandalio LM, Dalurzo HC, Gomez M, Romero-Puertas MC, Del Rio
LA (2001). Cadmium-induced changes in the growth and oxida-
tive metabolism of pea plants. J Exp Bot, 52 (364): 2115~2126
Sanita di Toppi L, Gabbrielli R (1999). Response to cadmium in
higher plants. Environ Exp Bot, 41 (2): 105~130
Sunkar R, Kapoor A, Zhu JK (2006). Posttranscriptional induction of
two Cu/Zn superoxide dismutase genes in Arabidopsis is medi-
ated by downregulation of miR398 and important for oxidative
stress tolerance. Plant Cell, 18 (8): 2051~2065
Sunkar R, Zhu JK (2004). Novel and stress-regulated microRNAs and
other small RNAs from Arabidopsis. Plant Cell, 16: 2001~2019
Szittya G, Moxon S, Santos DM, Jing R, Fevereiro MP, Moulton V,
Dalmay T (2008). High-throughput sequencing of Medicago
truncatula short RNAs identifies eight new miRNA families.
BMC Genomics, 9: 593
Thomine S, Lelièvre F, Debarbieux E, Schroeder JI, Barbier‐Brygoo
H (2003). AtNRAMP3, a multispecific vacuolar metal transport-
er involved in plant responses to iron deficiency. Plant J, 34 (5):
685~695
Ueno D, Yamaji N, Kono I, Huang CF, Ando T, Yano M, Ma JF (2010).
Gene limiting cadmium accumulation in rice. Proc Natl Acad Sci
USA, 107 (38): 16500~16505
Valle BL, Ulmer DD (1972). Biochemical effects of mercury, cad-
mium, and lead. Annu Rev Biochem, 41: 91~128
Verbruggen N, Hermans C, Schat H (2009). Mechanisms to cope with
arsenic or cadmium excess in plants. Curr Opin Plant Biol, 12 (3):
364~372
Xie FL, Huang SQ, Guo K, Xiang AL, Zhu YY, Nie L, Yang ZM
(2007). Computational identification of novel microRNAs and
targets in Brassica napus. Febs Lett, 581 (7): 1464~1474
Xu J, Zhu Y, Ge Q, Li Y, Sun J, Zhang Y, Liu X (2012). Comparative
physiological responses of Solanum nigrum and Solanum torvum
to cadmium stress. New Phytol, 196 (1): 125~138
Yang ZM, Chen J (2013). A potential role of microRNAs in plant re-
sponse to metal toxicity. Metallomics, 5 (9): 1184~1190
Zhang LW, Song JB, Shu XX, Zhang Y, Yang ZM (2013). miR395 is
involved in detoxification of cadmium in Brassica napus. J Haz-
ard Mat, 250: 204~211
Zhou ZS, Huang SQ, Yang ZM (2008). Bioinformatic identification
and expression analysis of new microRNAs from Medicago
truncatula. Biochem Biophys Res Commun, 374: 538~542
Zhou ZS, Song JB, Yang ZM (2012a). Genome-wide identification of
Brassica napus microRNAs and their targets in response to cad-
mium. J Exp Bot, 63 (12): 4597~4613
Zhou ZS, Zeng HQ, Liu ZP, Yang ZM (2012b). Genome-wide iden-
tification of Medicago truncatula microRNAs and their targets
reveals their differential regulation by heavy metal. Plant Cell
Environ, 35 (1): 86~99