中科院植物所發現甜高粱吸收重金屬鎘分子機理

　　近日，中國科學院植物研究所研究員李銀心研究組從生理、細胞和分子水平初步揭示了甜高粱吸收鎘的機理，鑒定出多個影響鎘吸收和轉運的關鍵基因，為利用生物技術提高甜高粱吸收鎘的能力提供了新的靶標和思路。相關成果在線發表在《植物生物技術雜志》(Plant Biotechnology Journal)上。

　　李銀心研究組對來自不同地區的96個甜高粱品系進行了篩選，發現不同品系對鎘的耐受、吸收和轉運能力具有很大差異。

　　根據篩選結果，研究人員以鎘轉運能力強和弱的兩個甜高粱品系H18和L69為材料，針對影響甜高粱吸收和轉運鎘的關鍵因素開展研究。研究結果表明，H18通過共質體途徑吸收的鎘顯著高于L69，且其根的內皮層中質外體屏障較L69更弱，木質部汁液中鎘的含量也更高。

　　研究人員利用比較轉錄組學，通過分析兩個品系間的差異表達基因及鎘響應基因的異同，將鎘轉運能力差異主要聚焦到苯丙素和木質素合成以及細胞壁修飾過程。同時，一些金屬轉運蛋白基因的差異表達也可能是導致兩個甜高粱品系對鎘吸收和轉運能力不同的重要原因。

　　由此，研究人員提出根的吸收、細胞壁的結合、內皮層的阻隔作用以及木質部裝載等多個過程的協同作用決定了甜高粱對鎘的吸收和轉運能力。

　　據了解，鎘污染問題嚴重威脅著糧食安全和人類健康，如何有效治理土壤鎘污染越來越受到人們的關注。作為具前景的生物質能源植物之一，甜高粱可以用來修復鎘污染土壤，莖稈和籽粒生產燃料乙醇，酒糟用于燃燒發電，鎘元素可從灰燼中加以回收。這樣鎘就從食物鏈轉移到能源鏈中，兼顧了生態和經濟效益。因此，解析甜高粱吸收鎘的生理和分子機理、促進鎘從根向地上部分的轉運是提高甜高粱吸收鎘能力的重要前提。來源：科學網