近日，中國(guó)科學(xué)院植物研究所研究員李銀心研究組從生理、細(xì)胞和分子水平初步揭示了甜高粱吸收鎘的機(jī)理，鑒定出多個(gè)影響鎘吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)鍵基因，為利用生物技術(shù)提高甜高粱吸收鎘的能力提供了新的靶標(biāo)和思路。相關(guān)成果在線發(fā)表在《植物生物技術(shù)雜志》(Plant Biotechnology Journal)上。

　　李銀心研究組對(duì)來(lái)自不同地區(qū)的96個(gè)甜高粱品系進(jìn)行了篩選，發(fā)現(xiàn)不同品系對(duì)鎘的耐受、吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)能力具有很大差異。

　　根據(jù)篩選結(jié)果，研究人員以鎘轉(zhuǎn)運(yùn)能力強(qiáng)和弱的兩個(gè)甜高粱品系H18和L69為材料，針對(duì)影響甜高粱吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)鎘的關(guān)鍵因素開(kāi)展研究。研究結(jié)果表明，H18通過(guò)共質(zhì)體途徑吸收的鎘顯著高于L69，且其根的內(nèi)皮層中質(zhì)外體屏障較L69更弱，木質(zhì)部汁液中鎘的含量也更高。

　　研究人員利用比較轉(zhuǎn)錄組學(xué)，通過(guò)分析兩個(gè)品系間的差異表達(dá)基因及鎘響應(yīng)基因的異同，將鎘轉(zhuǎn)運(yùn)能力差異主要聚焦到苯丙素和木質(zhì)素合成以及細(xì)胞壁修飾過(guò)程。同時(shí)，一些金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的差異表達(dá)也可能是導(dǎo)致兩個(gè)甜高粱品系對(duì)鎘吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)能力不同的重要原因。

　　由此，研究人員提出根的吸收、細(xì)胞壁的結(jié)合、內(nèi)皮層的阻隔作用以及木質(zhì)部裝載等多個(gè)過(guò)程的協(xié)同作用決定了甜高粱對(duì)鎘的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)能力。

　　據(jù)了解，鎘污染問(wèn)題嚴(yán)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(lái)越受到人們的關(guān)注。作為具前景的生物質(zhì)能源植物之一，甜高粱可以用來(lái)修復(fù)鎘污染土壤，莖稈和籽粒生產(chǎn)燃料乙醇，酒糟用于燃燒發(fā)電，鎘元素可從灰燼中加以回收。這樣鎘就從食物鏈轉(zhuǎn)移到能源鏈中，兼顧了生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。因此，解析甜高粱吸收鎘的生理和分子機(jī)理、促進(jìn)鎘從根向地上部分的轉(zhuǎn)運(yùn)是提高甜高粱吸收鎘能力的重要前提。來(lái)源：科學(xué)網(wǎng)