《中国研究人员发现水稻富集镉的“凶手”》

  • 来源专题:科技大数据监测服务平台
  • 编译者: zhoujie
  • 发布时间:2019-06-24
  • 中国研究人员发现水稻富集镉的“凶手”. . 记者从中国科学院植物研究所获悉,该所副研究员何振艳研究组与中国农业大学团队合作,通过全基因组关联分析技术和基因功能验证体系,鉴定到水稻中一个参与重金属元素镉的主动转运蛋白,并揭示了籼稻和粳稻在镉积累上差异的有关分子机制,为低镉水稻品种的培育提供参考。相关成果于日前发表在国际学术期刊《自然-通讯》。 研究人员在水稻中鉴定到一个镉的次级主动转运蛋白,主要在水稻根的质膜上表达,参与了水稻根部镉吸收和籽粒镉积累过程,该蛋白缺失可显著降低水稻对镉的吸收效率和籽粒镉积累量。 研究人员进一步研究发现,在籼稻和粳稻中,基因型出现显著分化。田间试验表明,将粳稻基因型导入籼稻品种后,含有该基因型的水稻近等基因系籽粒镉含量可显著降低。该研究表明,该基因型在低镉籼稻育种方面具有很大的应用潜力。 据了解,水稻是我国主要的粮食作物,分成籼稻、粳稻两个亚种,其中籼稻主要在南方地区种植。水稻容易吸收和富集镉元素,使得镉通过食物链进入人体,严重威胁人类健康。近年来,我国稻米镉污染问题形势严峻,其中南方稻米镉污染情况尤为严重。而籼稻较粳稻具有更强的镉积累能力,可能是南方稻米镉超标的一个重要原因。

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    • 编译者:陈方
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    • 水稻是我国主要的粮食作物,全国有一半以上的人口以稻米为主食。然而,水稻容易吸收和富集重金属元素镉,使得镉通过食物链进入人体,并在人体内长期积累,严重威胁人类健康。我国稻米镉污染问题形势严峻,其中南方稻米镉污染情况尤为严重。我国栽培稻分成籼、粳两个亚种,籼稻主要在南方地区种植,较粳稻具有更强的镉积累能力,其可能是南方稻米镉超标的一个重要原因。因此,鉴定调控籼稻籽粒镉积累特性的分子模块,降低籼稻籽粒的镉含量,培育低镉安全水稻品种已成为当务之急。 2019年6月12日,中国科学院植物所何振艳研究组及其合作者在Nature Communications上发文,利用全基因组关联分析技术和基因功能验证体系,初次鉴定到一个参与镉转运的主要协助转运蛋白超家族(major facilitator superfamily,MFS)成员OsCd1。研究发现,OsCd1为镉的次级主动转运蛋白,主要在水稻根的质膜上表达,其缺失可显著降低水稻对镉的吸收效率和籽粒镉积累量,说明该基因参与了水稻根部镉吸收和籽粒镉积累过程。进一步研究表明,在籼稻和粳稻中,OsCd1基因型出现显著分化,其中OsCd1V449主要在粳稻中存在,其镉转运能力显著低于籼稻基因型OsCd1D449;田间试验表明,将粳稻基因型OsCd1V449导入籼稻品种后,含有OsCd1V449的水稻近等基因系籽粒镉含量可显著降低,表明OsCd1V449基因型在低镉籼稻育种方面具有很大的应用潜力。该研究发现了参与水稻镉吸收和籽粒镉积累的OsCd1基因及其低镉积累的自然变异OsCd1V449,对水稻镉积累分子机制的阐释和低镉水稻品种的培育具有重要参考。
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    • 编译者:季雪婧
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    •     农作物应对全球气候变化引起的异常温度需要具备优异耐受模块,品种设计需依赖细胞寒害感知防御“信号网络”和“修复机制”的原理。在前期的研究中,种康院士团队已在水稻寒害感知与防御“信号网络”中已经发现了包括感受器、激酶、叶绿体维生素E-K1代谢途径、转录因子和海藻糖代谢在内的一系列元件及其之间的网络关系。然而,对于寒害专一的DNA修复系统是如何建立的则知之甚少。科研人员在最新的研究中发现,具有特异性的人工驯化选择的自然变异耐寒基因模块能够修复寒害引起的DNA损伤。基于数据空间降维理念,通过数学算法将多维尺度的数据合降维的全基因组关联分析,即数据整合GWAS(DM-GWAS),在水稻中系统鉴定到耐寒QTL遗传位点与主效基因COLD11,其突变引起耐寒性的显著降低,编码区存在GCG密码子重复,且与DNA修复活性和耐寒性具有正相关性,受到强的驯化选择。这是首次报道驯化选择的寒害DNA修复优异等位模块新机制。该模块具有重要的应用潜力,为耐寒分子设计育种中对关键位点进行精细调控开辟了新的途径。