近日(rì)，New Phytologist雜志在線發表了中國(guó)科(kē)學院植物研究所中科(kē)院北方資源植物重點實驗室王亮生(shēng)研究員(yuán)團隊題爲“Heavy metal ATPase 3 (HMA3) confers cadmium hypertolerance on the cadmium/zinc hyperaccumulator Sedum plumbizincicola”的研究論文，揭示了伴礦景天植物超富集重金屬镉的高抗性分(fēn)子機(jī)制。

Fig. 3 Cadmium (Cd) tolerance of Sedum plumbizincicola heavy metal ATPase 3 (SpHMA3)-RNAi transgenic lines.

镉是一類非必需重金屬元素，對大(dà)多數生(shēng)物包括動植物和人(rén)類都(dōu)有很強的毒害作(zuò)用。但(dàn)自(zì)然界中卻有極少數植物能在莖葉中富集大(dà)量的镉，而沒有出現镉毒害症狀，被稱之爲镉超富集植物。然而，由于對這類植物缺乏直接有效的基因功能研究手段，目前人(rén)們對植物超富集镉的高抗性分(fēn)子機(jī)制并不清楚。

伴礦景天（Sedum plumbizincicola）是在我國(guó)南(nán)方礦區發現的一種镉／鋅超富集植物。因其對重金屬镉和鋅具有超強的抗性和富集能力，目前伴礦景天是镉污染土(tǔ)壤修複試驗的一種主要的修複植物。研究人(rén)員(yuán)從(cóng)伴礦景天中克隆到一個重金屬轉運蛋白(bái)基因SpHMA3，通過首次建立這類镉超富集植物和非超富集生(shēng)态型東南(nán)景天（Sedum alfredii）的穩定遺傳轉化系統，在景天植物中實現SpHMA3基因沉默 （RNAi）和過表達。研究發現SpHMA3定位于液泡膜上，對镉離(lí)子具有特異轉運能力；SpHMA3基因在伴礦景天的地上部高豐度表達，該基因的表達下降（RNAi沉默）導緻地上部新生(shēng)組織的生(shēng)長受到嚴重抑制，但(dàn)并不影(yǐng)響镉在地上部積累。這些結果表明，SpHMA3是镉超富集植物伴礦景天進行镉解毒的關鍵性基因，在含镉土(tǔ)壤環境中維持其幼葉正常生(shēng)長發育發揮重要的作(zuò)用。該項研究導首次在镉超富集植物中直接揭示镉高抗性關鍵基因的分(fēn)子機(jī)制及其生(shēng)理(lǐ)功能，爲深入開展植物超富集重金屬镉／鋅的基因功能驗證及其分(fēn)子機(jī)制研究建立了一個新的模式系統。

該研究的完成得(de)到南(nán)京農大(dà)趙方傑教授和中科(kē)院南(nán)京土(tǔ)壤所吳龍華研究員(yuán)的合作(zuò)，中科(kē)院植物所碩士畢業生(shēng)劉桓爲論文第一作(zuò)者，徐文忠副研究員(yuán)爲論文通訊作(zuò)者。相(xiàng)關工作(zuò)得(de)到了國(guó)家自(zì)然科(kē)學基金等項目的資助。