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合肥工业大学曹树青教授课题组在植物响应重金属信号转导研究中取得重要新进展

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3月16日,合肥工业大学食品科学与工程现金三公曹树青教授课题组的研究成果“Zinc-Finger Transcription Factor ZAT6 Positively Regulates Cadmium Tolerance through Glutathione-dependent Pathway in Arabidopsis”在线发表在国际植物学顶级期刊 Plant Physiology(http://www.plantphysiol.org/content/early/2016/03/16/pp.15.01882;Five-Year Impact Factor: 8.030)。陈健、阳立波和严星星是该论文的共同第一作者,曹树青、刘永胜为共同通讯作者。该研究得到了转基因重大专项以及国家自然科学基金等项目资助。  

土壤重金属污染是全球性的重要环境问题之一。土壤污染的重金属可通过农作物吸收进入食物链,严重影响食品安全并危及人类健康。植物修复基因工程是解决土壤重金属污染的重要途径之一,然而,寻找和发掘耐受重金属毒害且调控重金属超量积累的关键基因并阐明其作用机理是植物修复基因工程获得成功并从源头上控制农产品食品安全的关键。

该研究利用正向遗传学途径筛选鉴定了一个拟南芥耐镉突变体xcd2-D。利用Tail-PCR技术克隆了相应的突变基因,发现该基因编码一个锌指蛋白转录因子ZAT6。过量表达ZAT6基因导致镉的积累和耐受,而ZAT6基因功能缺失则导致植株对镉敏感。镉胁迫诱导ZAT6基因表达。该基因在体内能特异性地结合到靶基因GSH1的启动子上,并协调激活谷胱甘肽依赖的植物螯合素合成途径上的PCS1,PCS2和GSH2基因表达,从而正向调控植物对镉的积累和耐受(图1)。

该成果在国际上首次揭示转录因子ZAT6协调激活植物螯合素合成途径上的相关基因表达并直接靶定GSH1基因从而调控植物对镉的积累和耐受,为土壤重金属污染植物修复基因工程提供了新的基因资源和技术途径。该基因及其在土壤镉污染修复中应用已获得自主知识产权(专利号:ZL201310446574.7)。(通讯员: 曹树青 王建 周建宇)

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