國硒中心在富硒植物聚硒和耐硒機制研究方面取得重要進展

　　恩施碎米薺（Cardamineviolifolia）是生長與我國恩施地區(qū)的一種超聚硒植物，具有極強的聚硒和耐硒能力。但是目前它的聚硒和耐硒機制仍然不明。鑒于此，國硒中心組建了由中心主任程水源教授領銜的科研攻關團隊，集中優(yōu)勢力量解析恩施碎米薺的聚硒和耐硒機制。

 

　　近日，國硒中心在植物聚硒耐硒機制研究方面取得重要進展，成果陸續(xù)發(fā)表在國際著名學術期刊《JournalofHazardousMaterials》（環(huán)境科學1區(qū)，影響因子9.038）和《BMC PlantBiology》（植物學2區(qū)，影響因子3.5）上，題目分別為“Transcriptome, proteome, and metabolome reveal the mechanism of tolerance to selenate toxicity inCardamine violifolia”與“Integration analysis of PacBio SMRT- and Illumina RNA-seq reveals candidate genes and pathway involved in selenium metabolism in hyperaccumulatorCardamine violifolia”。

 

　　研究團隊通過硒強化和營養(yǎng)液水培的方式，發(fā)現(xiàn)恩施碎米薺體內(nèi)總硒含量在水培條件下可以達到9000mg/kgDW，其中有機硒占比達到85%以上，而其主要硒形態(tài)為SeCys2和SeO42-。利用轉(zhuǎn)錄組、蛋白組和代謝組測序技術，全面分析了恩施碎米薺對硒酸鹽毒性耐受的生理和分子機制。該研究認為，恩施碎米薺吸收大量的硒后，鈣依賴的蛋白激酶（CDPKs）、富含半胱氨酸的蛋白激酶（CRKs）等的表達下調(diào)，有利于減少細胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生，同時減少硒代半胱氨酸非特異性取代半胱氨裝配進入蛋白質(zhì)的機會，進而減輕硒對細胞的毒性，這是恩施碎米薺重要的潛在耐硒機制。同時，該研究利用全長轉(zhuǎn)錄組和二代轉(zhuǎn)錄組技術分析了恩施碎米薺硒代謝的相關基因，發(fā)現(xiàn)一些硒代謝基因可能受到lncRNA的調(diào)控，并提出了恩施碎米薺硒代謝的通路。特別硒恩施碎米薺可能將硒代半胱氨酸降解為元素硒，排出體外，對于其聚硒和耐硒具有重要意義。

 

　　國硒中心主任程水源教授指出，國硒中心我國目前唯一一個硒產(chǎn)業(yè)領域?qū)I(yè)技術研發(fā)中心，引領著我國富硒產(chǎn)品的研發(fā)和應用，而弄清作物聚硒和耐硒的機制是開發(fā)富硒農(nóng)產(chǎn)品的基礎。恩施碎米薺是我國特有的一種超聚硒植物，弄清它的聚硒和耐硒機制在富硒研究中占有十分重要的地位，特別是對于其在硒產(chǎn)業(yè)中的開發(fā)應用具有很強的指導作用。據(jù)了解，目前國硒中心在恩施碎米薺、西蘭花、甘藍、大豆和豇豆等作物的富硒機制研究方面都已經(jīng)取得進展，成果將陸續(xù)發(fā)表。

 

　　論文鏈接：

 

　　https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.124283

 

　　http://doi-org-s.vpn.whpu.edu.cn/10.1186/s12870-020-02694-9