Plant Cell Environment [2021 IF7.947]曲乐庆研究组在水稻对镉吸收转运机制研究中取得新进展

曲乐庆研究组在水稻对镉吸收转运机制研究中取得新进展

    水稻是我国重要粮食作物，重金属镉污染已经成为制约我国稻米安全生产的重要因子。揭示水稻稻米镉累积分子生理机制，培育稻米低镉累积水稻品种，是保障我国粮食生产的可持续发展和人民健康的重要举措，然而目前对水稻镉吸收转运的分子机理还不清楚。中科院植物研究所曲乐庆课题组通过酵母镉耐受能力筛选实验发现异源表达水稻金属伴侣蛋白OsHIPP9改变了酵母对镉和铜的耐受能力。进一步研究发现，OsHIPP9主要在水稻根系外皮层和节中增大维管束（EVB）的木质部区域表达。OsHIPP9功能缺失不影响水稻对镉的吸收，但影响镉的分配，oshipp9突变体上部节和穗部的镉含量增加，成熟叶片中的镉含量降低，而过量表达OsHIPP9则增加对镉的吸收，OsHIPP9过量表达植株茎、叶和糙米中镉含量均增加。此外，oshipp9突变体茎、叶和糙米中铜的含量降低，而OsHIPP9过量表达植株地上部铜的含量增加。体外实验结果表明OsHIPP9能与镉和铜离子结合。这些结果表明，OsHIPP9在水稻中具有双重金属伴侣的功能，在节中EVB的木质部区域螯合镉参与镉的分配，而在根系外皮层区域则螯合铜参与铜的吸收。该研究阐述了金属伴侣OsHIPP9调控水稻镉和铜累积的分子机理，对于解析水稻镉和铜的吸收及转运机制具有重要理论意义，同时为低镉水稻分子育种提供了借鉴和参考。

    该研究成果于2023年2月27日在线发表于Plant, Cell & Environment期刊上。植物所已毕业博士生熊硕为论文第一作者，曲乐庆研究员为通讯作者。该研究得到了中科院战略性先导科技专项和国家转基因重大专项的资助。

  文章链接：https://doi.org/10.1111/pce.14576

图：OsHIPP9在水稻镉和铜吸收转运过程中的工作模式图

   文章中的GUS染色使用了RTU4032 GUS染色试剂盒。