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国硒中心在富硒植物聚硒和耐硒机制研究方面取得重要进展

时间:2020-11-03 作者:饶申 来源: 阅读量:

恩施碎米荠(Cardamineviolifolia)是生长与我国恩施地区的一种超聚硒植物,具有极强的聚硒和耐硒能力。但是目前它的聚硒和耐硒机制仍然不明。鉴于此,国硒中心组建了由中心主任程水源教授领衔的科研攻关团队,集中优势力量解析恩施碎米荠的聚硒和耐硒机制。

近日,国硒中心在植物聚硒耐硒机制研究方面取得重要进展,成果陆续发表在国际著名学术期刊《JournalofHazardousMaterials》(环境科学1区,影响因子9.038)和《BMC PlantBiology》(植物学2区,影响因子3.5)上,题目分别为“Transcriptome, proteome, and metabolome reveal the mechanism of tolerance to selenate toxicity inCardamine violifolia”与“Integration analysis of PacBio SMRT- and Illumina RNA-seq reveals candidate genes and pathway involved in selenium metabolism in hyperaccumulatorCardamine violifolia”。

研究团队通过硒强化和营养液水培的方式,发现恩施碎米荠体内总硒含量在水培条件下可以达到9000mg/kgDW,其中有机硒占比达到85%以上,而其主要硒形态为SeCys2和SeO42-。利用转录组、蛋白组和代谢组测序技术,全面分析了恩施碎米荠对硒酸盐毒性耐受的生理和分子机制。该研究认为,恩施碎米荠吸收大量的硒后,钙依赖的蛋白激酶(CDPKs)、富含半胱氨酸的蛋白激酶(CRKs)等的表达下调,有利于减少细胞内活性氧的产生,同时减少硒代半胱氨酸非特异性取代半胱氨装配进入蛋白质的机会,进而减轻硒对细胞的毒性,这是恩施碎米荠重要的潜在耐硒机制。同时,该研究利用全长转录组和二代转录组技术分析了恩施碎米荠硒代谢的相关基因,发现一些硒代谢基因可能受到lncRNA的调控,并提出了恩施碎米荠硒代谢的通路。特别硒恩施碎米荠可能将硒代半胱氨酸降解为元素硒,排出体外,对于其聚硒和耐硒具有重要意义。

国硒中心主任程水源教授指出,国硒中心我国目前唯一一个硒产业领域专业技术研发中心,引领着我国富硒产品的研发和应用,而弄清作物聚硒和耐硒的机制是开发富硒农产品的基础。恩施碎米荠是我国特有的一种超聚硒植物,弄清它的聚硒和耐硒机制在富硒研究中占有十分重要的地位,特别是对于其在硒产业中的开发应用具有很强的指导作用。据了解,目前国硒中心在恩施碎米荠、西兰花、甘蓝、大豆和豇豆等作物的富硒机制研究方面都已经取得进展,成果将陆续发表。

论文链接:

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

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

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