转录因子GTL1调控植物镉积累机制及作物籽粒降镉潜力研究

《Journal of Hazardous Materials》：Regulation of Cadmium accumulation in Plants by the Transcription Factor GTL1: Potential for Minimizing Grain Cadmium

本文揭示了转录因子GTL1通过抑制HIPP6表达调控镉（Cd）积累的新机制。在拟南芥和水稻中敲除GTL1可显著降低Cd在叶片和籽粒中的积累（分别达80.3%和60.6%），为培育低镉作物提供了关键遗传靶点。该研究为应对谷物Cd污染这一全球性食品安全问题提供了创新解决方案。

　　

^重点发现

植物三螺旋转录因子GTL1在调控镉积累中发挥关键作用。在拟南芥中，Cd胁迫会抑制AtGTL1的表达。gtl1敲除突变体表现出对Cd的敏感性降低，且根、叶和种子中的Cd积累量显著低于野生型。机制上，AtGTL1直接结合AtHIPP6启动子并抑制其转录。hipp6突变体叶片Cd积累增加且根-冠转运增强，而AtHIPP6过表达则降低Cd积累。值得注意的是，AtHIPP6的Cd调控功能不依赖于膜结合。

^讨论

GTL1作为三螺旋转录因子，在植物发育和胁迫响应中具有多重功能。本研究发现GTL1通过抑制HIPP6表达来负调控Cd积累。AtGTL1直接结合AtHIPP6启动子区域并抑制其表达，而HIPP6作为重金属伴侣蛋白可能通过螯合Cd离子影响其转运。水稻OsGTL1同源基因的功能保守性表明该调控通路在单子叶植物中同样存在，为谷物Cd污染控制提供了新策略。

^结论

本研究证实GTL1通过抑制HIPP6表达调控植物Cd积累。AtGTL1功能缺失导致根、叶和种子中Cd含量显著降低。通过CRISPR/Cas9技术敲除水稻OsGTL1可使叶片和籽粒Cd积累量分别降低80.3%和60.6%。该发现为开发低Cd作物品种提供了重要遗传靶点，对保障粮食安全和人类健康具有重要意义。