The heavy metal cadmium (Cd) is highly poisonous and has received significant attention from environmental scientists due to its harmful impacts on plants. Oryza glumaepatula is a wild rice that contains useful genes against biotic and abiotic stresses. Therefore, the current study used SG007, a single-segment substitution line (SSSL), generated by crossing O. glumaepatula with an elite rice cultivar (HJX74), to evaluate the resistance potential against Cd. Moreover, we assessed the efficacy of strigolactone GR24 (1 μM) against Cd toxicity (100 μM) by investigating physiological, biochemical, and molecular mechanisms in both cultivars (i.e., SG007 and HJX74). The findings of this study revealed that Cd toxicity declined the chlorophyll a, chlorophyll b, and carotenoids by 50%, 20%, and 44% in SG007, and 58%, 39%, and 59% in HJX74 by enhancing electrolyte leakage (EL), malondialdehyde (MDA), and hydrogen peroxide (H₂O₂) by 113%, 184%, and 119% in SG007 and 248%, 273% and 195% in HJX74, respectively. GR24 improved growth under Cd stress in both cultivars, and SG007 exhibited better plant growth parameters, antioxidant enzymatic activities, nitric oxide synthase (NOS), and nitric oxide (NO) levels than HJX74 under Cd toxicity. GR24 with SG007 regulated expressions of Cd transporters and reduced the cytological disruptions in cell organelles. The combined utilization of SG007 and GR24 reduced Cd accumulation and oxidative stress and improved plant growth parameters and enzymatic activities. In conclusion, our study highlights the potential of utilizing SG007 in conjunction with GR24 as a practical strategy to mitigate Cd pollution in rice. The results not only underscore the beneficial effects of strigolactone GR24 in alleviating Cd-induced stress but also emphasize the valuable genetic traits of O. glumaepatula in developing rice lines with enhanced tolerance to heavy metals, offering broader implications for sustainable agriculture and crop improvement in contaminated environments.

中文翻译：

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水稻和植物激素通过调节基因表达、形态学、生理学和抗氧化防御系统增强水稻对镉胁迫的耐受性的保护作用


重金属镉 （Cd） 具有剧毒，由于其对植物的有害影响而受到环境科学家的极大关注。Oryza glumaepatula 是一种野生稻，含有对抗生物和非生物胁迫的有用基因。因此，目前的研究使用 SG007，一种单段替代线 （SSSL），通过将 O. glumaepatula 与精英水稻品种 （HJX74） 杂交而产生，以评估对 Cd 的抗性潜力。此外，我们通过研究两个品种 （即 SG007 和 HJX74） 的生理、生化和分子机制，评估了独脚金内酯 GR24 （1 μM） 对 Cd 毒性 （100 μM） 的疗效。本研究结果显示，Cd 毒性通过增加电解质泄漏 （EL）、丙二醛 （MDA） 和过氧化氢 （H₂O₂） 在 SG007 中降低 113%、184% 和 119%，在 HJX74 中将叶绿素 a、叶绿素 b 和类胡萝卜素降低 50%、20% 和 44%，在 HJX74 中降低 58%、39% 和 59%，在 HJX74 中将叶绿素 a 、叶绿素 b 和类胡萝卜素降低 58%、39% 和 59%， 分别。GR24 在 Cd 胁迫下改善了两个品种的生长，在 Cd 毒性下，SG007 表现出优于 HJX74 的植物生长参数、抗氧化酶活性、一氧化氮合酶 （NOS） 和一氧化氮 （NO） 水平。GR24 和 SG007 调节 Cd 转运蛋白的表达并减少细胞器中的细胞学破坏。SG007 和 GR24 的联合利用减少了 Cd 积累和氧化应激，并改善了植物生长参数和酶活性。总之，我们的研究强调了将 SG007 与 GR24 结合使用作为减轻水稻中 Cd 污染的实用策略的潜力。 结果不仅强调了 strigolactone GR24 在缓解 Cd 诱导的胁迫方面的有益作用，还强调了 O. glumaepatula 在开发对重金属耐受性增强的水稻品系中的宝贵遗传性状，为可持续农业和受污染环境中的作物改良提供了更广泛的意义。