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柴团耀教授课题组在植物重金属抗性、转运和累积方面取得重要研究进展

  • 王洁婷
  • 发布于 2019-09-05
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小麦是世界上重要的粮食作物之一,提供大多数人类的食物。目前小麦生长所必需微量元素(锌/锰,Zn/Mn)的缺乏、有毒重金属(镉,Cd)的累积已成为粮食品质安全潜在的威胁。有毒重金属污染影响作物生长发育,并且通过食物链间接威胁人类健康。因此,我们的研究目的是通过检测Cd对作物的毒性影响和分子机制分析,并利用遗传育种技术提高作物中微量元素的含量,及减少有毒金属的累积。

细胞数目调节蛋白(Cell number regulator, CNR)主要参与细胞数目和果实大小方面的调控,而植物镉抗性蛋白(Plant cadmium resistance, PCR)的作用是与重金属的转运有关。CNRPCR具有较高的序列相似性且同属一个家族。因此,CNR也可能参与重金属转运和累积。

中国科学院大学生命科学学院柴团耀课题组以乌拉尔图小麦(Triticum urartu, 二倍体)为材料,通过生理指标、形态观察以及转录组测序等技术分析Cd毒害作用对小麦的影响;并以中国春小麦(Triticum aestivum, 六倍体)作为研究材料,分离获得TaCNR5基因。实时荧光定量PCR显示TaCNR5ZnMn的诱导表达量增加。转TaCNR5基因拟南芥和水稻增强对ZnMn的胁迫耐受性,并促进ZnMn由地下到地上部的转运。与野生型水稻相比,转基因水稻籽粒锌、锰含量较高。相关的研究证明小麦CNR作为重金属转运蛋白,可以通过遗传改良的方法在作物微量元素强化中发挥重要作用。

相关论文分别在Journal of Agricultural and Food ChemistryJournal of Hazardous Materials杂志上发表(DOI: 10.1021/acs.jafc.9b04210; 10.1016/j.jhazmat.2019.04.018)。柴团耀课题组博士后乔坤为论文的第一作者,柴团耀教授为论文的通讯作者。该研究得到国家自然科学基金委等项目的资助。

TaCNR5提高水稻植株的抗逆性及籽粒中微量元素的含量

Cd毒性对二倍体小麦(乌拉尔图)的影响及Cd响应的分子机制