Page 111 - 《广西植物》2023年第6期
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Ｇｕｉｈａｉａ Ｊｕｎ. ２０２３ꎬ ４３(６): １０９７－１１０４
ＤＯＩ: １０.１１９３１/ ｇｕｉｈａｉａ.ｇｘｚｗ２０２２０４０１７
彭凤ꎬ 路承凯ꎬ 梁岗ꎬ ２０２３. ＯｓＩＭＡ１ 增强水稻对镉逆境的适应性 [Ｊ]. 广西植物ꎬ ４３(６): １０９７－１１０４.
ＰＥＮＧ Ｆ ꎬ ＬＵ ＣＫꎬ ＬＩＡＮＧ Ｇꎬ ２０２３. ＯｓＩＭＡ１ ｅｎｈａｎｃｅｓ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｔｏ ｃａｄｍｉｕｍ ｓｔｒｅｓｓ ｉｎ ｒｉｃｅ [Ｊ]. Ｇｕｉｈａｉａꎬ ４３(６): １０９７－１１０４.
ＯｓＩＭＡ１ 增强水稻对镉逆境的适应性
彭 凤 ꎬ 路承凯 ꎬ 梁 岗 １ꎬ２∗
１ꎬ２
１ꎬ２
( １. 中国科学院西双版纳热带植物园热带植物资源可持续利用重点实验室ꎬ 昆明 ６５０２２３ꎻ
２. 中国科学院大学 生命科学学院ꎬ 北京 １０００４９ )
摘 要: 铁(Ｆｅ)是植物生长发育所必需的营养元素而镉(Ｃｄ)是对植物有害的元素且对植物 Ｆｅ 和 Ｃｄ 的吸
收存在拮抗作用ꎮ ＯｓＩＭＡ 是一类正调控水稻 Ｆｅ 吸收的一类小肽ꎬ其过表达可以促进 Ｆｅ 的积累ꎮ 为探究
ＯｓＩＭＡ 是否参与水稻对 Ｃｄ 胁迫的适应性ꎬ该研究以水稻为研究材料ꎬ利用荧光定量 ＰＣＲ 分析了 ＯｓＩＭＡ 基
因的表达水平ꎬ通过遗传转化和 ＣＲＩＳＰＲ / Ｃａｓ９ 基因编辑技术构建了 ＯｓＩＭＡ１ 过表达植物和 ｉｍａ１ 突变体植
物ꎬ评估了 ＯｓＩＭＡ１ 过表达和突变体植物在 Ｃｄ 逆境条件下的株高ꎬ并利用电联耦合等离子体质谱法测量了
根和地上部的 Ｆｅ 和 Ｃｄ 含量ꎮ 结果表明:(１) Ｃｄ 处理后ꎬＯｓＩＭＡ１ 和 ＯｓＩＭＡ２ 的转录水平上调ꎮ (２) ＯｓＩＭＡ１
过表达植物比野生型植物对 Ｃｄ 胁迫更耐受ꎮ (３) ｉｍａ１ 功能缺失突变体比野生型植物对 Ｃｄ 胁迫更敏感ꎮ
(４)ＯｓＩＭＡ１ 过表达植株根系的 Ｃｄ 含量较高ꎬ而 ｉｍａ１ 突变体植株地上部的 Ｃｄ 含量较高ꎮ 综上所述ꎬＯｓＩＭＡ１
通过限制 Ｃｄ 从根向地上部的转运以增强水稻对 Ｃｄ 逆境的适应能力ꎬ该研究结果为定向培育耐 Ｃｄ 作物提
供了理论参考ꎮ
关键词: 水稻ꎬ ＯｓＩＭＡꎬ Ｃｄꎬ Ｆｅꎬ 拮抗作用
中图分类号: Ｑ９４５ 文献标识码: Ａ 文章编号: １０００￣３１４２(２０２３)０６￣１０９７￣０８
ＯｓＩＭＡ１ ｅｎｈａｎｃｅｓ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｔｏ ｃａｄｍｉｕｍ ｓｔｒｅｓｓ ｉｎ ｒｉｃｅ
１ꎬ２
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ＰＥＮＧ Ｆｅｎｇ ꎬ ＬＵ Ｃｈｅｎｇｋａｉ ꎬ ＬＩＡＮＧ Ｇａｎｇ １ꎬ２∗
( １. Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｔｒｏｐｉｃａｌ Ｐｌａｎｔ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｕｓｅꎬ Ｘｉｓｈｕａｎｇｂａｎｎａ Ｔｒｏｐｉｃａｌ Ｂｏｔａｎｉｃａｌ Ｇａｒｄｅｎꎬ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ
Ｋｕｎｍｉｎｇꎬ ６５０２２３ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ２. Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４９ꎬ Ｃｈｉｎａ )
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｉｒｏｎ (Ｆｅ) ｉｓ ｃｒｕｃｉａｌ ｆｏｒ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｐｌａｎｔｓ ａｎｄ ｃａｄｍｉｕｍ (Ｃｄ) ｉｓ ｔｏｘｉｃ ｔｏ ｐｌａｎｔｓ. Ｔｈｅｒｅ ｉｓ
ａｎ ａｎｔａｇｏｎｉｓｔｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｆｅ ａｎｄ Ｃｄ ｕｐｔａｋｅ ｉｎ ｐｌａｎｔｓ. ＯｓＩＭＡｓ ａｒｅ ａ ｃｌａｓｓ ｏｆ ｓｍａｌｌ ｐｅｐｔｉｄｅｓꎬ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ
ｏｖｅｒｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｉｍｐｒｏｖｅｓ Ｆｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｒｉｃｅ. Ｔｏ ｅｘｐｌｏｒｅ ｔｈｅ ｒｏｌｅ ｏｆ ＯｓＩＭＡ ｇｅｎｅｓ ｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ Ｃｄ ｓｔｒｅｓｓꎬ ｗｅ
ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｔｗｏ ＯｓＩＭＡ ｇｅｎｅｓ ｂｙ ｑＲＴ￣ＰＣＲꎬ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ＯｓＩＭＡ１ ｏｖｅｒｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｐｌａｎｔｓ ａｎｄ ＣＲＩＳＰＲ/ Ｃａｓ９
ｅｄｉｔｅｄ ｉｍａ１ ｍｕｔａｎｔｓ ｂｙ ｇｅｎｅｔｉｃ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎꎬ ａｓｓｅｓｓｅｄ ｔｈｅ ｐｌａｎｔ ｈｅｉｇｈｔｓ ｏｆ ＯｓＩＭＡ１ ｏｖｅｒｅｘｐｒｅｓｓｉｎｇ ｐｌａｎｔｓ ａｎｄ ｉｍａ１
ｍｕｔａｎｔ ｐｌａｎｔｓ ｕｎｄｅｒ Ｃｄ ｓｔｒｅｓｓꎬ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｔｈｅ Ｆｅ ａｎｄ Ｃｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏｏｔ ａｎｄ ｓｈｏｏｔ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ:
(１) Ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌ ｌｅｖｅｌｓ ｂｏｔｈ ＯｓＩＭＡ１ ａｎｄ ＯｓＩＭＡ２ ｗｅｒｅ ｕｐ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｂｙ Ｃｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ. (２) Ｏｖｅｒｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ＯｓＩＭＡ１
收稿日期: ２０２２－０５－２８
基金项目: 云南省科技厅科技计划项目(２０２００３ＡＤ１５０００７)ꎮ
第一作者: 彭凤(１９９６－)ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事植物铁营养代谢研究ꎬ(Ｅ￣ｍａｉｌ)１２７２２７７２３１＠ ｑｑ.ｃｏｍꎮ
∗
通信作者: 梁岗ꎬ博士ꎬ研究员ꎬ主要从事植物矿质营养研究ꎬ(Ｅ￣ｍａｉｌ)ｌｉａｎｇｇａｎｇ＠ ｘｔｂｇ.ａｃ.ｃｎꎮ
