近日，我校資源環(huán)境學(xué)院、根系生物學(xué)中心王金祥教授研究小組在國(guó)際著名雜志Journal of Hazardous Materials（中科院一區(qū)，影響因子13.6）發(fā)表題為“Arabidopsis transcription factor WRKY45 confers cadmium tolerance via activating PCS1 and PCS2 expression”的研究論文（論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S030438942301779X?via%3Dihub）。

重金屬鎘(Cd)對(duì)動(dòng)物和植物都有劇毒。由于采礦、冶煉、污水灌溉和施肥等人類活動(dòng)導(dǎo)致的土壤鎘污染對(duì)亞洲的重要作物水稻的安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅。研究表明，中國(guó)有超過(guò)7.0%的土壤鎘含量超標(biāo)，因此迫切需要治理被鎘污染的土壤。利用基因技術(shù)選育耐鎘作物品種進(jìn)行生物修復(fù)，由于其環(huán)境友好性和低成本，是一種很有前途的處理鎘污染土壤的技術(shù)。因此，了解植物對(duì)鎘毒害的耐受機(jī)制具有重要意義。

已有的研究揭示，擬南芥WRKY45（AtWRKY45)通過(guò)促進(jìn)高親和磷轉(zhuǎn)運(yùn)子 Pht1;1的轉(zhuǎn)錄來(lái)促進(jìn)根系吸收磷，AtWRKY45促進(jìn)葉片衰老，但對(duì)AtWRKY45在耐受鎘脅迫方面的作用不清楚。王金祥研究小組發(fā)現(xiàn)，擬南芥WRKY45賦予擬南芥鎘耐受性。鎘脅迫下WRKY45基因的表達(dá)和蛋白水平增加。與此一致，Cd脅迫增加根和葉中WRKY45的啟動(dòng)子活性。WRKY45的過(guò)表達(dá)導(dǎo)致PC含量的增加和對(duì)Cd耐受性的增強(qiáng)，而WRKY45功能的喪失導(dǎo)致PC含量的降低，從而導(dǎo)致對(duì)Cd敏感性的增強(qiáng)。此外，Dual-LUC分析證實(shí)WRKY45直接激活編碼PC合酶的PCS1和PCS2的表達(dá)。EMSA分析證實(shí)WRKY45與PCS2啟動(dòng)子區(qū)的W-box順式元件結(jié)合。PCS1或PCS2在WRKY45突變體中的過(guò)表達(dá)可以恢復(fù)wrky45對(duì)Cd脅迫的耐受性，表明PCS1和PCS2在WRKY45的下游發(fā)揮作用。綜上，研究小組提供了生理學(xué)、生物化學(xué)和遺傳學(xué)證據(jù)來(lái)證明擬南芥WRKY45通過(guò)激活PCS1和PCS2的表達(dá)來(lái)賦予擬南芥Cd耐受性。

資源環(huán)境學(xué)院2020級(jí)博士生李方劍為論文的第一作者，王金祥教授為論文的通訊作者，根系生物學(xué)中心梁翠月研究員參加了本研究工作，以上研究得到廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2021B1212040008)資助。根系生物學(xué)中心田江研究員為本研究提供了幫助。

文圖/資源環(huán)境學(xué)院 李方劍