植物所揭示超富集植物伴矿景天叶绿体对镉解毒的分子机制学术资讯

　　镉（Cd）是一种具有高毒性的重金属，对动植物均有极强毒害作用。镉能够对叶绿体进行毒害，抑制光合作用进行。伴矿景天（Sedum plumbizincicola）是已知的对镉超富集能力最强的植物之一，能在地上部组织中积累大量的镉元素而不呈现毒害症状，在土壤重金属污染治理中具有重要应用价值。但伴矿景天及其他镉超富集植物如何防止叶绿体内镉的积累、保护光合反应免受毒害的机制仍然未知。

　　中国科学院植物研究所王亮生研究组科研人员从伴矿景天中克隆到一个重金属转运蛋白基因SpHMA1。研究人员发现，SpHMA1蛋白定位于叶绿体膜上，对镉元素具有转运功能；该基因在伴矿景天叶片中呈现高丰度表达，相比于非超积累生态型的东南景天（S. alfredii）的同源基因SaHMA1n，其表达高200倍以上。研究人员利用研究组建立的伴矿景天稳定遗传转化系统，构建了基因干扰（SpHMA1-RNAi）和CRISPR/Cas9敲除突变植株，发现SpHMA1基因沉默和突变植株的叶绿体中镉积累显著增加，光系统II的活性受镉胁迫抑制更显著，表明SpHMA1参与叶绿体对镉元素的外排解毒，从而防止叶绿体发生镉积累而保护光合作用的正常进行。