3月16日,合肥工業大學食品科學與工程學院曹樹青教授課題組的研究成果“Zinc-Finger Transcription Factor ZAT6 Positively Regulates Cadmium Tolerance through Glutathione-dependent Pathway in Arabidopsis”在線發表在國際植物學頂級期刊 Plant Physiology(http://www.plantphysiol.org/content/early/2016/03/16/pp.15.01882;Five-Year Impact Factor: 8.030)。陳健、陽立波和嚴星星是該論文的共同第一作者,曹樹青、劉永勝為共同通訊作者。該研究得到了轉基因重大專項以及國家自然科學基金等項目資助。
土壤重金屬污染是全球性的重要環境問題之一。土壤污染的重金屬可通過農作物吸收進入食物鏈,嚴重影響食品安全并危及人類健康。植物修復基因工程是解決土壤重金屬污染的重要途徑之一,然而,尋找和發掘耐受重金屬毒害且調控重金屬超量積累的關鍵基因并闡明其作用機理是植物修復基因工程獲得成功并從源頭上控制農產品食品安全的關鍵。
該研究利用正向遺傳學途徑篩選鑒定了一個擬南芥耐鎘突變體xcd2-D。利用Tail-PCR技術克隆了相應的突變基因,發現該基因編碼一個鋅指蛋白轉錄因子ZAT6。過量表達ZAT6基因導致鎘的積累和耐受,而ZAT6基因功能缺失則導致植株對鎘敏感。鎘脅迫誘導ZAT6基因表達。該基因在體內能特異性地結合到靶基因GSH1的啟動子上,并協調激活谷胱甘肽依賴的植物螯合素合成途徑上的PCS1,PCS2和GSH2基因表達,從而正向調控植物對鎘的積累和耐受(圖1)。
該成果在國際上首次揭示轉錄因子ZAT6協調激活植物螯合素合成途徑上的相關基因表達并直接靶定GSH1基因從而調控植物對鎘的積累和耐受,為土壤重金屬污染植物修復基因工程提供了新的基因資源和技術途徑。該基因及其在土壤鎘污染修復中應用已獲得自主知識產權(專利號:ZL201310446574.7)。(通訊員: 曹樹青 王建 周建宇)