陕西
镉（Cd） 是全球最普遍的重金属污染物。辣椒 (Capsicum sp.) 是世界上重要的蔬菜和调味品，但易从土壤中吸收Cd并在果实中蓄积。我国辣椒主产区，如贵州、云南、四川、湖南、广西、重庆等地，因其喀斯特碳酸盐岩区具有典型的土壤重金属Cd地质高背景特征，辣椒果实常遭受不同程度Cd污染。因此，培育辣椒果实低Cd蓄积品种是保障我国辣椒产业绿色、清洁、健康发展的迫切需求。然而，目前国内外有关参与辣椒Cd转运和果实Cd蓄积的关键功能基因未发掘，其涉及的主要分子机制尚不明确。
近日，国家大宗蔬菜产业技术体系品质调控岗位专家、西南大学资源环境学院徐卫红教授团队，西南大学农学与生物技术学院卢坤教授团队、柴友荣教授团队合作在环境领域中科院一区top期刊Journal of Hazardous Materials上发表了题为“CaHMA1 promotes Cd accumulation in pepper fruit”的研究论文。本研究对186份辣椒种质果实Cd含量进行全基因组关联分析，结合信号选择、转录组、RT-qPCR分析等筛选到调控辣椒果实Cd蓄积的关键候选基因CaHMA1，并通过酵母、拟南芥中异源表达、辣椒体系VIGS等分子生物学方法和技术，研究并揭示了CaHMA1促进辣椒果实Cd蓄积的分子机制。
该研究通过对186份辣椒果实Cd表型全基因组关联分析，发现了位于辣椒2号染色体上的CaHMA1 (Capan02g003033)是控制辣椒果实Cd含量的关键基因。转录组分析显示，果实高/低Cd蓄积品种中，富含碳水化合物代谢和光合作用的基因以及Cd2+/Zn2+转运ATPase基因 (HMA1) 的表达存在显著差异。CaHMA1异源表达增加了酵母对Cd的敏感性。CaHMA1过表达导致拟南芥植株Cd含量显著增加，通过VIGS技术在辣椒果实中沉默CaHMA1基因显著降低了辣椒果实Cd含量，CaHMA1过表达可能是辣椒果实高Cd蓄积的重要机制。该研究阐明了CaHMA1在辣椒果实Cd蓄积中的作用，为果实低Cd蓄积辣椒品种选育提供了新的策略。
西南大学农学与生物技术学院卢坤教授和柴友荣教授为责任通讯作者，西南大学资源环境学院徐卫红教授，黄贺博士、杨梅博士和西南大学农学与生物技术学院黎小东博士为文章的共同第一作者。研究得到了国家自然科学基金项目，现代农业产业技术体系项目、国家重点研发计划项目和重庆市自然科学基金人才计划项目的资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.132480
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