耕地鎘污嚴(yán)重 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)植物耐鎘機(jī)制
土壤修復(fù)正在成為國內(nèi)的熱門話題。目前國內(nèi)的土壤環(huán)境狀況不容樂觀，且修復(fù)難度大。國內(nèi)多家科研機(jī)構(gòu)都在致力于土壤修復(fù)技術(shù)的突破。
日前，合肥工業(yè)大學(xué)曹樹青教授的課題組發(fā)現(xiàn)植物響應(yīng)重金屬鎘脅迫信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子調(diào)控機(jī)制，為土壤重金屬污染植物修復(fù)基因工程提供了新的技術(shù)途徑和基因資源。
重金屬鎘是土壤無機(jī)污染物的一種。環(huán)保部今年4月公布的全國土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)顯示，全國土壤總的點(diǎn)位超標(biāo)率為16.1%。其中，鎘的點(diǎn)位超標(biāo)率為7.0%。由于重金屬難以降解，重金屬對(duì)土壤的污染基本上是一個(gè)不可完全逆轉(zhuǎn)的過程，只能通過修復(fù)來降低其風(fēng)險(xiǎn)或危害。
生物修復(fù)技術(shù)是土壤修復(fù)的方法之一，其基本原理是利用生物特有的分解有毒有害物質(zhì)的能力，達(dá)到去除土壤中污染物的目的，主要包括植物修復(fù)技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)和生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)。
植物修復(fù)技術(shù)的一種是利用植物吸收土壤中的重金屬，吸收了重金屬的植物通過安全焚燒等方法處理，從而去除土壤中重金屬污染物。國內(nèi)中科院地理科學(xué)與資源研究所陳同斌的團(tuán)隊(duì)通過大量的植物篩選，選出了蜈蚣草來吸收砷等重金屬污染物，從而達(dá)到用植物修復(fù)土壤的目的。目前，廣西、湖南、廣東、云南等地已經(jīng)在利用這種方法進(jìn)行土壤修復(fù)。
與陳同斌的研究不同，曹樹青團(tuán)隊(duì)的研究旨在發(fā)掘調(diào)控植物重金屬超量積累及耐受的關(guān)鍵基因，從微觀層面發(fā)現(xiàn)植物響應(yīng)重金屬信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子調(diào)控機(jī)制。而后，通過遺傳工程手段使植物具備重金屬高積累和高耐受性，使其可以在污染土壤上快速生長(zhǎng)。
該項(xiàng)研究利用正向遺傳學(xué)途徑篩選和鑒定了一個(gè)擬南芥耐鎘突變體xcd1-D，并克隆了其相應(yīng)的基因MAN3。過量表達(dá)MAN3基因?qū)е骆k的耐受和積累，而MAN3基因功能缺失則該突變體表現(xiàn)出對(duì)鎘敏感。鎘脅迫誘導(dǎo)MAN3基因表達(dá)、增加甘露聚糖水解酶活性及甘露糖水平，從而激活谷胱甘肽依賴的植物螯合素合成途徑上的相關(guān)基因協(xié)調(diào)表達(dá)，進(jìn)而增加植物對(duì)鎘積累和耐受。
曹樹青的團(tuán)隊(duì)用了五年的時(shí)間，發(fā)現(xiàn)了這一機(jī)制。“但這只是基礎(chǔ)理論上的一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)，我們的團(tuán)隊(duì)還在進(jìn)一步地挖掘，把通路搞清楚。距離產(chǎn)業(yè)化還有很長(zhǎng)的一段路要走。”曹樹青告訴財(cái)新記者。
這項(xiàng)研究發(fā)表在10月20日的《新植物學(xué)家》（New Phytologist）上！缎轮参飳W(xué)家》是植物科學(xué)中最古老的期刊之一，創(chuàng)刊于1902年，以發(fā)表植物學(xué)領(lǐng)域的原創(chuàng)性研究成果為主，涵蓋了宏觀植物學(xué)和微觀植物學(xué)的多個(gè)方面.
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