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蜈蚣草對砷長距離轉(zhuǎn)運的分子機制獲揭示
作者：田瑞穎 來源：中國科學(xué)報 
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在1月11日發(fā)表于《新植物學(xué)家》的一項研究中，中國科學(xué)院植物研究所副研究員何振艷團隊基于蜈蚣草全長cDNA酵母表達文庫和配子體RNAi沉默體系，鑒定到一個具有三價砷外排功能的轉(zhuǎn)運蛋白PvAsE1，這是首個被發(fā)現(xiàn)具有三價砷外排功能的SLC13-like蛋白。
我國土壤砷污染問題突出，嚴重威脅農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境安全。植物修復(fù)技術(shù)是應(yīng)對土壤砷污染的植物解決方案，也是實現(xiàn)土壤持續(xù)安全利用的綠色環(huán)保技術(shù)。蜈蚣草是土壤砷污染植物修復(fù)研究的模式物種，其對砷超積累的分子機制是近年來環(huán)境植物分子生物學(xué)的一個重要研究領(lǐng)域。高效的砷長距離轉(zhuǎn)運效率是蜈蚣草超積累砷的重要特征，其中木質(zhì)部裝載是蜈蚣草高效砷轉(zhuǎn)運的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但該過程的分子機制尚不清楚。
研究人員發(fā)現(xiàn)，PvAsE1基因的沉默可降低蜈蚣草孢子體地上部分和木質(zhì)汁液中三價砷的含量，進而導(dǎo)致三價砷的長距離轉(zhuǎn)運效率顯著下降。進一步研究后，研究人員發(fā)現(xiàn)PvAsE1主要在蜈蚣草根部木質(zhì)部周圍薄壁細胞的質(zhì)膜表達，通過介導(dǎo)三價砷的木質(zhì)部裝載參與砷的長距離轉(zhuǎn)運過程。
研究人員表示，PvAsE1約在白堊紀－古近紀邊界時期進化出現(xiàn)，可能是該時期富砷環(huán)境壓力的適應(yīng)性產(chǎn)物。該研究揭示了蜈蚣草高效長距離轉(zhuǎn)運砷的分子機制，探究了蜈蚣草具有砷超富集特性的演化機制，也為構(gòu)建砷污染修復(fù)工程植物提供了核心分子元件。
中科院植物研究所助理研究員閆慧莉為該論文第一作者，何振艷為通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金委、國家重點研發(fā)項目和中國科學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新計劃的資助。
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1111/nph.17962