植物所科研人员揭示蜈蚣草对砷长距离转运的分子机制
我国土壤砷污染问题突出，严重威胁农业生态环境安全。植物修复技术是应对土壤砷污染的解决方案之一，也是实现土壤持续安全利用的绿色环保技术。蜈蚣草是土壤砷污染植物修复研究的模式物种，其对砷超积累的分子机制是近年来环境植物分子生物学的一个重要研究领域。高效的砷长距离转运效率是蜈蚣草超积累砷的重要特征，其中木质部装载是蜈蚣草高效砷转运的关键环节，但该过程的分子机制尚不清楚。
中科院植物所何振艳研究团队基于蜈蚣草全长cDNA酵母表达文库和配子体RNAi沉默体系，鉴定到一个具有三价砷外排功能的转运蛋白PvAsE1。PvAsE1是首个被发现具有三价砷外排功能的SLC13-like蛋白。PvAsE1基因的沉默可降低蜈蚣草孢子体地上部分和木质汁液中三价砷的含量，进而导致三价砷的长距离转运效率显著下降。进一步研究发现，PvAsE1主要在蜈蚣草根部木质部周围薄壁细胞的质膜表达，通过介导三价砷的木质部装载参与砷的长距离转运过程。PvAsE1约在白垩纪－古近纪边界时期进化出现，可能是该时期富砷环境压力的适应性产物。该研究揭示了蜈蚣草高效长距离转运砷的分子机制，探究了蜈蚣草具有砷超富集特性的演化机制，也为构建砷污染修复工程植物提供了核心分子元件。
该研究成果于2022年1月11日在线发表于国际学术期刊New Phytologist上。植物所助理研究员闫慧莉为该论文第一作者，副研究员何振艳为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金委、国家重点研发项目和中国科学院大学生科技创新计划的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1111/nph.17962
AsIII处理下PvAsE1-RNAi配子体的表型
PvAsE1的组织表达和亚细胞定位