OsWRKY1–OsPht1;4调控模块限制水稻籽粒中砷的吸收与积累

《Environmental Science & Technology》：An OsWRKY1–OsPht1;4 Regulatory Module Restricts Arsenic Uptake and Accumulation in Rice Grain

　　

摘要

稻田土壤中的砷污染会通过大米摄入对人类健康构成威胁。砷酸根的吸收会导致谷物中砷的积累，但其上游调控机制至今仍不甚明了。在本研究中，我们发现一种WRKY转录因子OsWRKY1是水稻中砷酸根吸收的关键调控因子，其在转录和蛋白质水平上都会在砷酸根存在时被强烈诱导表达。在水培条件下，OsWRKY1功能缺失会使水稻根部的砷浓度增加2.8倍；而在土壤中生长的植株中，其会使谷物中的砷浓度比野生型高出19–22%，这表明OsWRKY1是抑制砷积累的负向调控因子。染色质免疫沉淀测序结果显示，OsWRKY1可直接与水稻中另一种重要的砷酸根转运基因P-转运蛋白OsPht1;4的启动子结合，但不会与其他Pht1家族成员结合。双荧光素酶实验进一步表明，OsWRKY1能够抑制OsPht1;4启动子的活性。在砷酸根存在的情况下，oswrky1突变体中的OsPht1;4转录水平会上升2.5倍，而在过表达OsWRKY1的植株中，其转录水平则比野生型下降90%。这些结果表明，OsWRKY1–OsPht1;4调控模块是一种关键的转录抑制机制，它能限制水稻谷物中砷酸根的吸收和积累，从而为通过特异性调控砷酸根吸收来限制砷积累提供了理论依据。