南方稻油輪作區為糧油作物生產提供了得天獨厚的氣候、土壤條件，但是該區域稻田土壤鎘含量超標的問題不容忽視。對于湖南地區糧油作物來說，如何培育出可食用部位Cd低積累（或不積累），而其他生物量（比如秸稈）Cd 適度積累的“修復型作物”將是解決這一問題比較理想的策略。要實現這一目標，有兩個至關重要的理論瓶頸需要取得突破；植物體內重金屬Cd的定向分配機理。植物對重金屬Cd耐受機理。

　　近日（6月24日）湖南農業大學張振華老師課題組在國際*期刊Journal of Experimental Botany （5年影響因子6.3）發文“Multiomics landscapes uncover the pivotal role of subcellular reallocation of cadmium in regulating rapeseed resistance to cadmium toxicity ” 。闡明了油菜地上部液泡鎘區隔能力強，以及地下部細胞壁鎘阻隔能力強是油菜有更高鎘抗性的根本原因：本課題利用196份油菜核心品系，從中篩選出鎘毒抗性品種Z11和鎘毒敏感品種W10，二者在鎘毒脅迫下具有顯著的表型差異。Z11和W10植株器官水平鎘濃度并無顯著差異；然而，Z11地上部液泡和根部細胞壁鎘濃度顯著高于W10，這說明鎘的液泡區室化分隔和細胞壁固定可能是二者鎘毒抗性差異的主要生理原因。通過比較轉錄組測序分別鑒定到91個鎘的液泡轉運蛋白BnaABCs基因、154個果膠甲酯酶基因BnaPMEs在Z11和W10中存在差異表達。UHPLC-MS通過對Z11和W10的代謝指紋圖譜進行鑒定，發現二者在地上部含硫化合物（包括谷胱甘肽等）和根部細胞壁多糖（主要是果膠）存在顯著的代謝豐度差異。外源添加谷胱甘肽可減小Z11和W10的鎘毒抗性差異；利用傅里葉變換紅外光譜儀鑒定出Z11細胞壁/果膠具有較低的甲基酯化度，具有較強的細胞壁固定鎘能力。

　　該文章*作者為湖南農業大學張振華教授，通訊作者為鄭州大學華營鵬博士。

　　值得一提的是，5月份湖南農業大學張振華課題組在國際*期刊Plant Cell and Environment發文（影響因子5.4） “The Arabidopsis defensin gene AtPDF2.5 mediates cadmium tolerance and accumulation” ，揭示防御素基因AtPDF2.5調控重金屬鎘定向分配和耐受的分子生物學機制。該文章*作者為湖南農業大學羅勁松博士，通訊作者為張振華教授。

　　綜上所述，通過正反遺傳學的方法，研究糧油作物對Cd的分配轉運機理，找到特異調控Cd定向分配和耐受的關鍵基因，培育糧油作物秸稈等作為介質的修復型作物，是解決重金屬污染的有效策略。湖南農業大學張振華老師課題組已經探索出實現水稻鎘定向分配和油菜鎘超積累修復的分子生物學機制，為培育籽粒低鎘積累水稻品種和鎘修復型油菜品種提供理論支撐。

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