近日，学院廖进秋副教授领衔的药用植物种质资源创新利用团队在丹参镉积累调控机制研究方面取得新进展。团队首次系统揭示了丹参根部木质化与木栓化屏障的时空发育动态及化学组成，阐明了其在限制镉吸收中的关键作用，为低镉药用植物品种选育及重金属污染土壤的安全生产提供了全新思路与重要突破口。
镉是农田和中药材种植中常见的有害重金属，其过量积累不仅影响药材品质，更对公众健康构成潜在威胁。植物根系中的质外体屏障被视为阻挡镉进入体内的第一道“防线”，但长期以来，学界对这道屏障在镉胁迫下化学组成的可塑性认识有限。团队以前期研究得到的低镉积累丹参（SC）与高镉积累丹参（SD）两种生态型为研究对象，深入解析了根部木质素与木栓质在镉阻控中的空间响应特征。
研究发现，低镉积累表型与根尖质外体屏障的提前形成及木栓质沉积显著增强密切相关。进一步结合代谢组与转录组分析，团队发现镉胁迫可诱导关键木栓质单体的选择性合成，包括对羟基肉桂酸、C18:0、C16:1-OH以及首次在低镉积累型SC中检测到的特异性诱导单体C14d，这一过程可能由HXXXD/BAHD酰基转移酶家族成员介导。上述木栓质组成的定向变化有效增强了根皮层质外体屏障的不透性，从而显著减少了Cd²⁺的内流。
该研究突破了以往仅关注质外体屏障沉积强度、木质素总量或根表面积的单一视角，首次创新性地提出“屏障发育时空精准性”与“木栓质化学组成”协同调控丹参镉积累水平的机制模型。这一成果不仅为理解药用植物镉积累机制提供了全新的细胞学与化学视角，也为通过分子育种或基因编辑手段定向改良丹参及其他根茎类中药材的镉积累特性、实现重金属污染土地的安全利用，提供了明确的候选靶点与理论支撑。
相关成果发表在中科院TOP二区期刊Plant Physiology and Biochemistry，学院教师廖进秋副教授为该论文第一作者，博士研究生尚玉坤为共同第一作者，廖进秋副教授与四川省中医药科学院李青苗研究员为共同通讯作者。相关工作受到四川省科学技术计划项目（2025ZNSFSC0613）、四川农业大学项目（2024ZYTS002）、国家中医药管理局项目（A-2023N-7）、四川省岐黄学者项目（QHXZ-2023-002）及西南野生动植物资源保护教育部重点实验室项目（西华师范大学）（XNYB25-06）资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2026.111261
