胡培松院士团队发现水稻降镉分子开关助力稻米安全品质提升
12月5日，水稻所胡培松院士团队在Journal of Hazardous Materials期刊在线发表了题为“Chloroplast-localized transporter OsNTP1 mediates cadmium transport from root to shoot and sugar metabolism in rice” 的研究论文。该研究发现转运蛋白OsNTP1参与镉从根到茎的转运，敲低 OsNTP1 显著减少了镉在籽粒中的积累。此外，外源添加蔗糖能缓解镉对 OsNTP1 -RNAi株系糖代谢的抑制作用。本研究为探索糖代谢对镉胁迫的响应机制和培育低镉水稻提供了理论基础和遗传资源。
镉和镍在稻米中过量积累对大米消费者健康构成威胁。由于水稻从土壤中吸收和转运镉和镍的能力较强，稻米是人类摄入镉和镍的主要来源。因此，控制稻米镉、镍积累对保障大米质量安全和消费者健康具有重要意义。此外，外源糖能增强植物对重金属胁迫的抗性，然而糖对重金属胁迫的反应机制尚不清楚，因此阐明糖信号控制植物生长和抗逆机制意义重大。
在本研究中，研究人员发现了一个新的叶绿体定位的镍转运家族蛋白OsNTP1，异源表达OsNTP1可以增强酿酒酵母对镍和镉的耐受性。敲低 OsNTP1 能显著降低镉在稻米中的积累，然而稻米中镍含量与野生型相比无显著差异。苗期外源镉处理下， OsNTP1 -RNAi株系地上部镉含量显著增加，而根部镉含量与野生型相比没有显著变化，表明OsNTP1参与了镉从根到茎的转运。此外，敲除或敲低 OsNTP1 也增加了植株对蔗糖的敏感性。蔗糖处理导致 OsNTP1 -RNAi茎基处淀粉颗粒增多，并且外源施加蔗糖可以缓解镉胁迫对干扰株系糖代谢和淀粉合成的抑制作用，表明OsNTP1介导了水稻的糖代谢和淀粉积累，以维持水稻正常的的生长发育。
该研究得到国家自然科学基金、浙江省自然科学基金和中国农业科学院创新工程等项目的资助。水稻所博士研究生王晶鑫、杨灵威和硕士研究生徐博为论文共同第一作者，胡培松院士为通讯作者，唐绍清研究员和胡时开研究员为共同通讯作者。水稻所博士后操瑞节、博士生惠索祯、周亮、Sidra Charagh等对本研究提供了重要帮助。
文章链接：
https://authors.elsevier.com/sd/article/S0304-3894(24)03347-8