柴團耀教授課題組在植物重金屬抗性、轉(zhuǎn)運和累積方面取得重要研究進展
小麥是世界上重要的糧食作物之一，提供大多數(shù)人類的食物。目前小麥生長所必需微量元素（鋅/錳，Zn/Mn）的缺乏、有毒重金屬（鎘，Cd）的累積已成為糧食品質(zhì)安全潛在的威脅。有毒重金屬污染影響作物生長發(fā)育，并且通過食物鏈間接威脅人類健康。因此，我們的研究目的是通過檢測Cd對作物的毒性影響和分子機制分析，并利用遺傳育種技術提高作物中微量元素的含量，及減少有毒金屬的累積。
細胞數(shù)目調(diào)節(jié)蛋白（Cell number regulator, CNR）主要參與細胞數(shù)目和果實大小方面的調(diào)控，而植物鎘抗性蛋白（Plant cadmium resistance, PCR）的作用是與重金屬的轉(zhuǎn)運有關。CNR和PCR具有較高的序列相似性且同屬一個家族。因此，CNR也可能參與重金屬轉(zhuǎn)運和累積。
中國科學院大學生命科學學院柴團耀課題組以烏拉爾圖小麥（Triticum urartu,二倍體）為材料，通過生理指標、形態(tài)觀察以及轉(zhuǎn)錄組測序等技術分析Cd毒害作用對小麥的影響；并以中國春小麥（Triticum aestivum, 六倍體）作為研究材料，分離獲得TaCNR5基因。實時熒光定量PCR顯示TaCNR5受Zn和Mn的誘導表達量增加。轉(zhuǎn)TaCNR5基因擬南芥和水稻增強對Zn和Mn的脅迫耐受性，并促進Zn和Mn由地下到地上部的轉(zhuǎn)運。與野生型水稻相比，轉(zhuǎn)基因水稻籽粒鋅、錳含量較高。相關的研究證明小麥CNR作為重金屬轉(zhuǎn)運蛋白，可以通過遺傳改良的方法在作物微量元素強化中發(fā)揮重要作用。
相關論文分別在Journal of Agricultural and Food Chemistry和Journal of Hazardous Materials雜志上發(fā)表（DOI: 10.1021/acs.jafc.9b04210; 10.1016/j.jhazmat.2019.04.018）。柴團耀課題組博士后喬坤為論文的第一作者，柴團耀教授為論文的通訊作者。該研究得到國家自然科學基金委等項目的資助。
TaCNR5提高水稻植株的抗逆性及籽粒中微量元素的含量
Cd毒性對二倍體小麥（烏拉爾圖）的影響及Cd響應的分子機制
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