转自The Crop Journal

       Cd（镉）是生物毒性最强的重金属之一。随着工业化发展，土壤镉污染的问题日益突出，对生态环境造成严重威胁。农作物生长在被污染的土壤中，镉元素会通过根系吸收而进入植物体内，不仅对植物造成毒害，而且重金属经食物链富集后会危害人类健康。近20多年来，很多学者利用植物生理生化、分子遗传学及多组学技术，在植物对镉的吸收、转运及耐受机制领域进行了大量研究。然而，代表性研究进展主要集中在一些转运蛋白的作用和功能上。目前，对调控植物镉定向分配的分子机制的了解仍十分有限。

       近日，湖南农业大学张振华课题组在The Crop Journal在线发表了题为“Mechanisms of cadmium phytoremediation and detoxification in plants”的综述文章，全面介绍了植物根系对镉的吸收、转运和分配过程，总结了植物耐受镉的分子机制研究进展，并探讨了利用植物应对镉污染的两种途径。

 

 

       该文主要论述了以下内容：（1）镉主要通过质外体和共质体途径，在植物必需营养元素Fe、Zn、Mn等转运蛋白的参与下，被植物根系非特异性吸收，然后装载至木质部进行长途转运，并通过韧皮部再分配转移到植物的不同器官。（2）植物对镉的解毒机制，包括细胞壁吸附、金属硫蛋白和植物防御素对细胞质镉螯合、液泡区隔化等途径。（3）阐述了植物对镉的吸收转运和耐受性与硝酸盐和硅的互作关系。（4）探讨了利用特定植物富集镉而修复污染土壤，以及培育低镉农作物品种作为解决镉污染的主要策略。最后，作者对该领域进行了研究展望，认为未来应着重探索定向降低农作物可食用部位镉积累的分子机制，解析具有镉转运活性的蛋白质结构，为设计具有底物特异性的镉转运蛋白和选育可食用部分低镉而其他生物量镉适度积累的“修复型农作物”品种提供优异的基因资源。

 

图1. 水稻和拟南芥中Cd的吸收转运和分配机制

 

       A. 拟南芥根中Cd的吸收转运分子模型；B. 水稻中Cd的吸收转运分子模型；C. Cd在植物叶片的分配模型。

 

 

作者和基金项目

       湖南农业大学资源环境学院罗劲松副教授为该文第一作者，张振华教授为通信作者。该研究得到了湖南省重点研发计划（2018NK1010）和国家自然科学基金（31800202）等项目的资助。

 

 

原文连接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214514121000490