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　　鎘是一類非必需重金屬元素，對(duì)大多數(shù)生物包括動(dòng)植物和人類都有很強(qiáng)的毒害作用。但自然界中卻有極少數(shù)植物能在莖葉中富集大量的鎘，而沒有出現(xiàn)鎘毒害癥狀，被稱之為鎘超富集植物。伴礦景天（Sedum plumbizincicola）是在我國南方礦區(qū)發(fā)現(xiàn)的一種鎘/鋅超富集植物。因其對(duì)重金屬鎘和鋅具有超強(qiáng)的抗性和富集能力，是目前鎘污染土壤修復(fù)試驗(yàn)的一種主要的修復(fù)植物。然而，由于對(duì)這類植物缺乏直接有效的基因功能研究手段，目前人們對(duì)其超富集鎘的高抗性分子機(jī)制并不清楚。

　　科研人員從伴礦景天中克隆到一個(gè)重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因SpHMA3，并通過首次建立這類鎘超富集植物和非超富集生態(tài)型東南景天（Sedum alfredii）的穩(wěn)定遺傳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，在景天植物中實(shí)現(xiàn)SpHMA3基因沉默和過表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，SpHMA3蛋白定位于液泡膜上，對(duì)鎘離子具有特異轉(zhuǎn)運(yùn)能力；SpHMA3基因在伴礦景天的地上部高豐度表達(dá)；通過RNAi沉默使該基因表達(dá)下降，在鎘處理?xiàng)l件下地上部新生組織的生長受到嚴(yán)重抑制，但并不影響鎘在地上部積累。這些結(jié)果表明，SpHMA3是伴礦景天進(jìn)行鎘解毒的關(guān)鍵基因，對(duì)植株在含鎘土壤環(huán)境中維持幼葉正常生長發(fā)育發(fā)揮重要的作用。

　　該項(xiàng)研究首次直接揭示了鎘超富集植物對(duì)鎘高抗性的分子機(jī)制，為植物超富集重金屬鎘/鋅的基因功能驗(yàn)證及闡明其分子機(jī)制建立了新的模式系統(tǒng)。

　　（a）伴礦景天野生型和SpHMA3-RNAi轉(zhuǎn)基因株系中SpHMA3基因表達(dá)情況；（b）伴礦景天野生型（WT）和SpHMA3-RNAi轉(zhuǎn)基因株系（L1/L3/L4）鎘處理?xiàng)l件下的表型觀察（左圖為50 μM Cd after 4 wk；右圖為1450 ppm Cd after 4 months）；（c）非超富集生態(tài)型東南景天野生型（WT）及其過表達(dá)SpHMA3株系（L1/L2）鎘處理?xiàng)l件下的表型觀察；（d）伴礦景天、東南景天野生型及其過表達(dá)SpHMA3株系（L1/L2）根、莖、成熟葉、幼葉中鎘含量積累分析。