This study aims to understand the mechanism by which grafting tomato (Solanum lycopersicum) onto Torubamu (Solanum melongena) reduces cadmium (Cd) accumulation in tomato. Tomato plants were grafted onto Torubamu rootstocks, and both the un-grafted and grafted tomato plants were grown in the control soil and soil that contained 2.0 or 5.0 mg•kg−1 Cd for 30 d. Grafting onto Torubamu rootstock markedly reduced the accumulation of both Cd and total sulfur in the leaves of tomato plants to 4.1–11.7% and 25.0–36.7% of the values in the un-grafted tomato plants, respectively. Moreover, the expression of miR166a and miR395b markedly increased in tomato scions. Tobacco dual-luciferase (LUC) assays and Agrobacterium-mediated tomato genetic transformation verified that miR166a and miR395b targeted Phavoluta (PHV), Revolute (REV), Class III Homeodomain Leucine Zipper (HD-ZIP), Sulfate transporter 2;1 (SULTR2;1), ATP sulfurylase (APS) (APS1/3), and High-affinity sulfate transporter (HAST) genes, which are directly or indirectly responsible for sulfate transport. Based on the correlations between the Cd and sulfur accumulation in the tomato scions (r2 = 0.91) and in the miR166a/395b-transformed tomato scions (r2 = 0.96–0.98) grown in the soil with 2.0 mg•kg−1 Cd, we conclude that tomato grafting onto Torubamu rootstock can reduce Cd accumulation because of the sulfate transport regulatory ability of miR166a and miR395b. Understanding this mechanism can be of great benefit for Cd tolerance breeding.

中文翻译：

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番茄嫁接到 Torubamu (Solanum melongena)：miR166a 和 miR395b 通过调节硫转运减少接穗 Cd 积累

本研究旨在了解将番茄 (Solanum lycopersicum) 嫁接到 Torubamu (Solanum melongena) 上减少番茄中镉 (Cd) 积累的机制。将番茄植株嫁接到 Torubamu 砧木上，未嫁接和嫁接的番茄植株均在对照土壤和含 2.0 或 5.0 mg•kg-1 Cd 的土壤中生长 30 天。嫁接在 Torubamu 砧木上显着降低了番茄植株叶片中 Cd 和总硫的积累，分别为未嫁接番茄植株的 4.1-11.7% 和 25.0-36.7%。此外，miR166a 和 miR395b 在番茄接穗中的表达显着增加。烟草双荧光素酶 (LUC) 测定和农杆菌介导的番茄遗传转化证实 miR166a 和 miR395b 靶向 Phavoluta (PHV)、Revolute (REV)、III 类同源域亮氨酸拉链 (HD-ZIP)、硫酸盐转运蛋白 2;1 (SULTR2;1)、ATP 硫酸化酶 (APS) (APS1/3) 和高亲和力硫酸盐转运蛋白 (HAST) 基因，直接或间接负责用于硫酸盐运输。基于番茄接穗 (r2 = 0.91) 和 miR166a/395b 转化的番茄接穗 (r2 = 0.96–0.98) 中 Cd 与硫积累之间的相关性，在土壤中生长的 2.0 mg•kg−1 Cd，我们得出结论，由于 miR166a 和 miR395b 的硫酸盐转运调节能力，番茄嫁接到 Torubamu 砧木上可以减少 Cd 的积累。了解这一机制对耐镉育种大有裨益。直接或间接负责硫酸盐运输。基于番茄接穗 (r2 = 0.91) 和 miR166a/395b 转化的番茄接穗 (r2 = 0.96–0.98) 中 Cd 与硫积累之间的相关性，在土壤中生长的 2.0 mg•kg−1 Cd，我们得出结论，由于 miR166a 和 miR395b 的硫酸盐转运调节能力，番茄嫁接到 Torubamu 砧木上可以减少 Cd 的积累。了解这一机制对耐镉育种大有裨益。直接或间接负责硫酸盐运输。基于番茄接穗 (r2 = 0.91) 和 miR166a/395b 转化的番茄接穗 (r2 = 0.96–0.98) 中 Cd 与硫积累之间的相关性，在土壤中生长的 2.0 mg•kg−1 Cd，我们得出结论，由于 miR166a 和 miR395b 的硫酸盐转运调节能力，番茄嫁接到 Torubamu 砧木上可以减少 Cd 的积累。了解这一机制对耐镉育种大有裨益。我们得出结论，由于 miR166a 和 miR395b 的硫酸盐转运调节能力，番茄嫁接到 Torubamu 砧木上可以减少 Cd 的积累。了解这一机制对耐镉育种大有裨益。我们得出结论，由于 miR166a 和 miR395b 的硫酸盐转运调节能力，番茄嫁接到 Torubamu 砧木上可以减少 Cd 的积累。了解这一机制对耐镉育种大有裨益。