杜氏盐藻叶绿体rps2基因的功能解析：重组细菌中镉吸附与抗性机制的突破性发现

针对镉(Cd)污染治理难题，研究人员聚焦海洋微藻杜氏盐藻(Dunaliella salina)的叶绿体核糖体蛋白基因(rps2)，通过转录组学、蛋白质表达分析及细菌异源表达实验，首次揭示rps2在低浓度Cd下上调促进生物吸附、高浓度下下调引发耐受的分子机制。该研究为开发高效藻基生物吸附剂提供新靶点，发表于《Algal Research》。

　　

镉(Cd)作为具有"三致"风险的重金属污染物，在海洋生态系统中通过食物链富集威胁人类健康。尽管微藻因其出色的Cd吸附能力被视为理想生物修复材料，但关键功能基因的作用机制仍是未解之谜。中国国家自然科学基金资助项目团队以极端环境适应能力著称的杜氏盐藻(D. salina)为模型，在《Algal Research》发表的研究首次系统解析了叶绿体30S核糖体蛋白基因(rps2)的双向调控机制。

研究采用多组学联用策略：通过qPCR检测不同Cd浓度(2.5-2500 μg/L)下rps2转录动态，Western blot追踪蛋白表达；构建重组大肠杆菌验证功能；结合光合效率(F_v/F_m)测定和超微结构观察。实验菌株GY-H13来自上海广誉生物技术有限公司，RPS2抗体针对1-202氨基酸片段制备。

【主要发现】

1. 短期Cd暴露效应：10 μg/L Cd促进光合相关基因(psbA、psaB等)和rps2上调，100 μg/L则引发下调，显示浓度依赖性调控。
2. 基因表达动态：rps2 mRNA在2.5-25 μg/L Cd时升高3.5倍，250 μg/L后锐减；蛋白水平在2500 μg/L才显著下降，提示翻译后调控。
3. 异源表达验证：重组菌Cd吸附量提升40%，上清液残留Cd减少63%，且检测到99 kDa完整蛋白(天然藻中为63 kDa)，证实存在翻译后剪切。

讨论指出，rps2可能通过两种机制发挥作用：低Cd时增强核糖体组装促进应激蛋白翻译，高Cd时通过蛋白剪切释放金属结合域。该研究不仅为开发"藻-菌"联合修复技术提供分子靶点，更揭示了核糖体蛋白(Ribosomal protein)的非经典功能。陈天鸿等发现的重组菌吸附增强现象，为工程化生物吸附剂设计开辟了新思路。

论文创新性在于：首次将叶绿体基因组响应与细菌异源表达系统结合，证实rps2在跨物种中的保守功能；发现99 kDa重组蛋白与天然蛋白的分子量差异，为翻译后修饰(Post-translational modification, PTM)研究提供新线索。正如郑嘉朗等强调的，这项工作为理解微藻适应重金属胁迫的进化策略提供了重要理论框架。