Plant Cell Environment [2021 IF7.947]曲樂慶研究組在水稻對(duì)鎘吸收轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制研究中取得新進(jìn)展

曲樂慶研究組在水稻對(duì)鎘吸收轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制研究中取得新進(jìn)展

    水稻是我國(guó)重要糧食作物，重金屬鎘污染已經(jīng)成為制約我國(guó)稻米安全生產(chǎn)的重要因子。揭示水稻稻米鎘累積分子生理機(jī)制，培育稻米低鎘累積水稻品種，是保障我國(guó)糧食生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展和人民健康的重要舉措，然而目前對(duì)水稻鎘吸收轉(zhuǎn)運(yùn)的分子機(jī)理還不清楚。中科院植物研究所曲樂慶課題組通過酵母鎘耐受能力篩選實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)異源表達(dá)水稻金屬伴侶蛋白OsHIPP9改變了酵母對(duì)鎘和銅的耐受能力。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，OsHIPP9主要在水稻根系外皮層和節(jié)中增大維管束（EVB）的木質(zhì)部區(qū)域表達(dá)。OsHIPP9功能缺失不影響水稻對(duì)鎘的吸收，但影響鎘的分配，oshipp9突變體上部節(jié)和穗部的鎘含量增加，成熟葉片中的鎘含量降低，而過量表達(dá)OsHIPP9則增加對(duì)鎘的吸收，OsHIPP9過量表達(dá)植株莖、葉和糙米中鎘含量均增加。此外，oshipp9突變體莖、葉和糙米中銅的含量降低，而OsHIPP9過量表達(dá)植株地上部銅的含量增加。體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明OsHIPP9能與鎘和銅離子結(jié)合。這些結(jié)果表明，OsHIPP9在水稻中具有雙重金屬伴侶的功能，在節(jié)中EVB的木質(zhì)部區(qū)域螯合鎘參與鎘的分配，而在根系外皮層區(qū)域則螯合銅參與銅的吸收。該研究闡述了金屬伴侶OsHIPP9調(diào)控水稻鎘和銅累積的分子機(jī)理，對(duì)于解析水稻鎘和銅的吸收及轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制具有重要理論意義，同時(shí)為低鎘水稻分子育種提供了借鑒和參考。

    該研究成果于2023年2月27日在線發(fā)表于Plant, Cell & Environment期刊上。植物所已畢業(yè)博士生熊碩為論文第一作者，曲樂慶研究員為通訊作者。該研究得到了中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)和國(guó)家轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)的資助。

  文章鏈接：https://doi.org/10.1111/pce.14576

圖：OsHIPP9在水稻鎘和銅吸收轉(zhuǎn)運(yùn)過程中的工作模式圖

   文章中的GUS染色使用了RTU4032 GUS染色試劑盒。