近日，现代竹业科技学院、竹子研究院竹子营养与竹食品开发团队在Journal of Hazardous Materials（中科院一区TOP期刊，IF=10.6）在线发表题为 “Functional characterization of PeNRAMP5 implies its potential role in controlling cadmium accumulation in plants”的研究论文。研究证实，异源表达毛竹PeNRAMP5基因可实现水稻、拟南芥地上部降镉，同时提升锰营养，为低镉农作物分子育种提供了宝贵的跨物种基因资源。浙江农林大学博士研究生杨凡为论文第一作者，邵继锋教授为通讯作者，黄林周副教授参与该项研究。
土壤镉污染是我国农田安全生产面临的主要问题之一。镉经作物根系吸收后可在稻米中积累，并通过食物链进入人体，危害人体健康。目前科研工作者已鉴定出多个参与植物镉吸收与转运的关键基因，现有研究表明，NRAMP5、HMA2和ZIP9等金属转运蛋主要参与作物镉吸收和积累，但这类蛋白同时负责铁、锰、锌等植物必需矿质元素的转运。常规敲除或抑制这类基因虽可降低作物对镉的积累，但往往会造成植株锰、锌等营养缺失，引发叶片黄化、生长受阻、产量下降等问题。在本研中我们发现，毛竹PeNRAMP5并未呈现水稻OsNRAMP5那样的极性定位模式，而是特异地分布于根系所有细胞的质膜上。异源表达该基因在水稻中可使镉大量滞留于根部，抑制镉向地上部转运；同时促进锰向植株地上组织运输。转基因水稻籽粒镉含量仅为野生型的14.4–21.0%。在拟南芥中异源表达该基因同样表现出根部镉富集、地上部镉含量降低、锰吸收能力提升的特征，暗示该基因在降低地上部分镉积累，不影响锰营养的功能在单子叶与双子叶植物中具有保守性。本研究得到国家自然科学基金、浙江省自然科学基金等项目资助。
竹学院、竹研院 杨凡 邵继锋
