成都理工大学黄进课题组揭示金属伴侣蛋白OsHIPP17调控水稻对镉吸收和转运的作用机制

随着工业化的不断发展，土壤中的重金属污染对人类健康、农业生产和生态系统都造成了巨大威胁。作为生态环境中最危险和毒性最强的重金属之一，镉（Cd）与其他重金属相比，更易被植物吸收，是影响植物生长发育的重要限制因子。水稻（Oryza sativa L.）是世界上最重要的粮食作物之一，稻田镉污染将导致水稻籽粒镉含量超标，威胁稻米品质和食品安全。因此，培育镉耐受、籽粒含镉量低的水稻品种尤为重要。

金属伴侣蛋白具有转运金属离子的功能，从而帮助植物应对镉胁迫。基于重金属相关（HMA）结构域和C-末端异戊二烯化基序的存在，植物金属伴侣蛋白可分为仅含有HMA结构域的重金属相关植物蛋白（HPPs）和同时兼具两者的重金属相关异戊二烯基化植物蛋白（HIPPs）。HIPPs在植物生长以及细胞的重金属稳态和解毒机制中发挥重要作用。然而，水稻中的HIPPs蛋白多样，且只有少数研究对HIPPs的功能进行了报道，因此其功能及其潜在机制仍有待探索。

近日，International Journal of Biological Macromolecules（中科院分区：一区，IF：8.025）在线发表了成都理工大学生态环境学院黄进研究组题为“Metallochaperone protein OsHIPP17 regulates the absorption and translocation of cadmium in rice (Oryza sativa L.)”的研究论文，该研究发现水稻HIPPs家族成员OsHIPP17可能通过调节水稻对镉的吸收和转运来影响水稻的镉耐受性。

本研究对一个新的HIPPs成员OsHIPP17进行了功能鉴定，该成员参与了酵母和植物对Cd的耐受性。结果表明，过表达OsHIPP17导致酵母细胞中Cd积累量的增加。然而，过表达OsHIPP17会导致拟南芥在Cd胁迫下的生长受损。敲除OsHIPP17导致水稻根中镉浓度增加38.9–40.9%，镉的转移系数减少了14.3–20.0%，这可能是由于编码水稻Cd转运蛋白相关基因表达水平改变所导致。同时，研究发现，OsHIPP17分别与OsHIPP24和OsLOL3互作。进一步对其功能分析表明，OsHIPP24或OsLOL3可能参与OsHIPP17对水稻Cd耐受性的调节。因此，以上结果表明OsHIPP17可能通过调节水稻对镉的吸收和转运来影响水稻的镉耐受性。本研究为了解水稻中镉吸收和转运的相关机制提供了新思路，并且为镉污染土壤的植物修复提供新的遗传资源。

成都理工大学生态环境学院黄进课题组硕士研究生石杨为本文第一作者，黄进研究员为论文通讯作者。该项工作得到了国家自然科学基金（No. 31870383）的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.125607

转自：“植物生物学研究”微信公众号

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