New Phytologist | 我院曹樹青教授團隊揭示擬南芥鎘積累和耐受的新機制
土壤重金屬鎘（Cd）污染是全球面臨的重要環(huán)境問題之一。污染土壤中的Cd通過作物吸收積累，最終在動物和人類的組織和器官富集，從而對食品安全及人類健康造成極大的安全危害。植物基因修復(fù)工程技術(shù)是有效解決土壤重金屬污染的途徑之一，可從源頭上控制農(nóng)產(chǎn)品食品安全，而植物修復(fù)技術(shù)獲得成功的關(guān)鍵在于發(fā)掘植物Cd積累和耐受基因并闡明其作用機理。
2022年2月7日，合肥工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院曹樹青教授研究團隊在國際著名期刊New Phytologist 在線發(fā)表題為“MYB43 as a novel substrate for CRL4PRL1?E3 ligases negatively regulates cadmium tolerance through transcriptional inhibition of?HMAs?in Arabidopsis”的研究論文。研究揭示了擬南芥中CRL4PRL1-MYB43-HMAs信號通路在調(diào)控植物Cd耐受中的作用機制。
該研究發(fā)現(xiàn)MYB43通過負調(diào)控HMA2、HMA3和HMA4基因的表達影響植物根-葉間的Cd轉(zhuǎn)運，從而負調(diào)控植物Cd耐受。另外，MYB43可以與CUL4 RING E3復(fù)合體識別因子PRL1相互作用，而PRL1和CUL4正調(diào)節(jié)Cd耐受性。此外，植物在Cd脅迫下，PRL1識別并通過CRL4PRL1-E3復(fù)合體促進MYB43蛋白的降解，從而解除MYB43對下游靶基因HMA2、HMA3和HMA4的轉(zhuǎn)錄抑制作用并增加其轉(zhuǎn)錄水平，從而增加HMA2和HMA4將植物根部的Cd2+通過木質(zhì)部轉(zhuǎn)運到葉部，而HMA3則將根部和葉部細胞的細胞質(zhì)中Cd2+轉(zhuǎn)運到液泡中儲存，最終增強植物對Cd脅迫的耐受。
該研究不僅揭示了植物耐受Cd新的信號通路——CRL4PRL1-MYB43-HMAs，而且為利用植物基因工程修復(fù)土壤重金屬污染提供了新的基因資源和技術(shù)途徑，從而為從源頭上控制食品安全提供新的技術(shù)保障。
合肥工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院曹樹青教授和安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院劉永勝教授為該論文共同通訊作者，合肥工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院博士研究生鄭朋朋、曹蕾和張乘為該論文共同第一作者。此研究受中國國家自然科學(xué)基金資助。
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