浙江农林大学邵继锋课题组解析硅降低水稻中铅积累的机制

以下文章来源于The Crop Journal ，作者编辑部

铅是自然界常见的有毒重金属元素之一，对生物体会造成一定的毒害作用。铅毒害会直接影响植物的生理和代谢过程，降低植物对水分、养分的吸收，影响光合和呼吸作用，降低酶的活性等。铅可通过土壤—植物—动物—人或土壤—植物—人的食物链系统进入人体，直接影响人类的健康，导致神经和心血管等疾病，特别是对青少年儿童的智力发育有很大的影响。因此，如何减少植物对铅的吸收和积累，是人们普遍关注的问题之一。硅是植物生长的有益元素，在增强植物对生物胁迫和非生物胁迫抗性方面起到非常重要的作用。已有研究表明，硅在许多植物中可有效降低铅的毒害和积累，但其作用机制尚不清楚。近日，浙江农林大学亚热带森林培育国家重点实验室邵继锋研究组在The Crop Journal在线发表了题为“Accumulation of silicon in shoots is required for reducing lead uptake in rice”的研究论文，报道了相关研究进展。

通过对两个硅吸收缺陷突变体和其对应的野生型水稻进行比较，发现短期和长期硅处理都可以有效减少铅在野生型中的积累，但是对突变体没有效果。通过硅预处理，在排除硅和铅直接接触的条件下，硅同样可以降低铅在野生型水稻中的积累，而不能减少在突变体中的积累。分根实验发现，一侧根加硅处理，可有效降低野生型水稻另一侧根中的铅含量（图1），但在突变体中的作用并不明显。对加、减硅处理后野生型和突变体转录组数据的分析发现，地上部分硅的积累可下调许多ABC转运蛋白和阳离子吸收/转运蛋白基因的表达。综上所述，水稻通过地上部分硅的积累，下调参与铅吸收/转运基因的表达，从而降低铅的吸收，减少了铅在水稻中的积累（图2）。

作者和基金项目

浙江农林大学硕士研究生巩秀秀和杨凡为该文共同第一作者，邵继锋教授为通信作者。硕士研究生潘显煜参与其中部分工作。该研究得到国家自然科学基金项目（31972495）和浙江省自然科学基金项目（LQ20C160005，2020KJ002）资助。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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