Plant Cell Environment [2021 IF7.947]曲樂慶研究組在水稻對镉吸收轉運機(jī)制研究中取得(de)新進展

曲樂慶研究組在水稻對镉吸收轉運機(jī)制研究中取得(de)新進展

    水稻是我國(guó)重要糧食作(zuò)物，重金屬镉污染已經成爲制約我國(guó)稻米安全生(shēng)産的重要因子。揭示水稻稻米镉累積分(fēn)子生(shēng)理(lǐ)機(jī)制，培育稻米低镉累積水稻品種，是保障我國(guó)糧食生(shēng)産的可(kě)持續發展和人(rén)民(mín)健康的重要舉措，然而目前對水稻镉吸收轉運的分(fēn)子機(jī)理(lǐ)還(hái)不清楚。中科(kē)院植物研究所曲樂慶課題組通過酵母镉耐受能力篩選實驗發現異源表達水稻金屬伴侶蛋白(bái)OsHIPP9改變了酵母對镉和銅的耐受能力。進一步研究發現，OsHIPP9主要在水稻根系外皮層和節中增大(dà)維管束（EVB）的木質部區域表達。OsHIPP9功能缺失不影(yǐng)響水稻對镉的吸收，但(dàn)影(yǐng)響镉的分(fēn)配，oshipp9突變體(tǐ)上部節和穗部的镉含量增加，成熟葉片中的镉含量降低，而過量表達OsHIPP9則增加對镉的吸收，OsHIPP9過量表達植株莖、葉和糙米中镉含量均增加。此外，oshipp9突變體(tǐ)莖、葉和糙米中銅的含量降低，而OsHIPP9過量表達植株地上部銅的含量增加。體(tǐ)外實驗結果表明OsHIPP9能與镉和銅離(lí)子結合。這些結果表明，OsHIPP9在水稻中具有雙重金屬伴侶的功能，在節中EVB的木質部區域螯合镉參與镉的分(fēn)配，而在根系外皮層區域則螯合銅參與銅的吸收。該研究闡述了金屬伴侶OsHIPP9調控水稻镉和銅累積的分(fēn)子機(jī)理(lǐ)，對于解析水稻镉和銅的吸收及轉運機(jī)制具有重要理(lǐ)論意義，同時爲低镉水稻分(fēn)子育種提供了借鑒和參考。

    該研究成果于2023年(nián)2月27日(rì)在線發表于Plant, Cell & Environment期刊上。植物所已畢業博士生(shēng)熊碩爲論文第一作(zuò)者，曲樂慶研究員(yuán)爲通訊作(zuò)者。該研究得(de)到了中科(kē)院戰略性先導科(kē)技專項和國(guó)家轉基因重大(dà)專項的資助。

  文章(zhāng)鏈接：https://doi.org/10.1111/pce.14576

圖：OsHIPP9在水稻镉和銅吸收轉運過程中的工(gōng)作(zuò)模式圖

   文章(zhāng)中的GUS染色使用了RTU4032 GUS染色試劑盒。