随着工业化和现代农业的快速发展,我国土壤重金属污染问题正面临严峻的挑战。查清植物适应重金属胁迫的机制具有重要的理论意义和应用价值。伴矿景天(Sedum plumbizincicola)又称为超积累型东南景天,是我国东部古老矿区所发现的Cd/Zn/Pb超积累植物。之前研究表明,伴矿景天细胞壁修饰在其镉超富集和超耐受性形成过程中发挥重要作用,但其分子机制缺乏深入和系统的研究。
亚林所科研团队从伴矿景天中鉴定到一个在根中高表达的镉胁迫响应因子SpbZIP60,定位于细胞核且具有转录自激活活性。通过表达SpbZIP60转基因东南景天表现出增强的镉胁迫耐受性和抗氧化活性。此外,SpbZIP60通过改变细胞壁成分(木质素、纤维素、果胶)促使细胞壁加厚。酵母单杂(Y1H),双荧光素酶(Dual-LUC)实验证明SpbZIP60与β⁃葡萄糖苷酶基因SpBglu启动子结合导致其表达激活,并用转基因实验进一步证明了SpBglu增强木质素沉积过程。本研究首次报道了bZIP60发挥独立于ER胁迫途径的调控作用,并揭示了bZIP转录因子直接参与调控木质素介导的镉耐受性。
近日,相关研究成果在环境领域TOP期刊《Journal of Hazardous Materials》(中科院JCR分区1区,IF=13.6)上在线发表。亚林所林木分子生物研究组卓仁英研究员为论文通讯作者,陆铸畴助理研究员为论文第一作者,研究得到了课题组韩小娇副研究员、邱文敏助理研究员以及中科院南京土壤研究所吴龙华研究员、施卫明研究员、南京农大赵方杰教授的指导和帮助。成果得到“十四五”国家重点研发计划重点专项(2021YFD2200201)、国家自然科学基金面上项目(31872168)等项目的资助。