中科院植物所发现甜高粱吸收重金属镉分子机理

最近，中国科学院植物研究所研究员李从生理、细胞和分子水平初步揭示了甜高粱吸收镉的机理，并鉴定了一系列影响镉吸收和转运的关键基因，为利用生物技术提高甜高粱吸收镉的能力提供了新的靶点和思路。相关结果发表在《植物生物技术杂志》的网络版上。

李的研究小组从世界不同地区筛选出96个甜高粱品系，发现不同品系对镉的耐受性、吸收和转运能力差异很大。

根据筛选结果，研究人员以镉转运能力强和弱的两个甜高粱品系H18和L69为材料，研究了影响甜高粱吸收和转运镉的关键因素。结果表明，H18通过共质体途径吸收的镉明显多于L69，根内皮层质外体屏障较弱，木质部汁液中镉含量高于L69。

研究人员利用比较转录组学分析了两个菌株间差异表达基因和镉反应基因的异同，重点在于镉转运能力的差异，主要集中在苯丙素和木质素的合成以及细胞壁的修饰过程。同时，一些金属转运蛋白基因的差异表达也可能是两个甜高粱品系吸收和转运镉能力不同的重要原因。

因此，研究人员提出甜高粱对镉的吸收和转运是由根系吸收、细胞壁结合、内皮层屏障和木质部负载的协同作用决定的。

据了解，镉污染是对食品安全和人类健康的严重威胁。如何有效控制土壤中的镉污染越来越受到人们的关注。甜高粱是最有前途的生物质能源植物之一，可用于修复镉污染土壤，茎秆和谷物生产燃料乙醇，酒糟用于燃烧发电，镉可从灰烬中回收。这样，考虑到生态和经济效益，镉将从食物链转移到能源链。因此，分析甜高粱吸收镉的生理和分子机制，促进镉从根部向地上部分的转运，是提高甜高粱吸收镉能力的重要前提。