【人民网】进行同步报道：如何提高稻米中的锌含量 研究有了新发现
近日，我院多年生稻团队的雷贵杰组在New Phytologist（5YIF = 10.5）发表了题为“A vacuolar transporter plays important roles in zinc and cadmium accumulation in rice grain”的研究论文，揭示了水稻液泡膜定位的锌转运蛋白OsMTP1在提高稻米Zn含量、降低稻米Cd含量中的功能。
锌（Zn）是生物必需的微量营养元素，缺锌危害世界约17%人口的健康，Zn被认为是一种“隐性饥饿”元素。水稻是世界一半以上人口的主食，但稻米Zn含量普遍偏低，不能提供维持人体健康所需的足够的Zn，主要是因为全球约50%的稻田土壤缺锌、糙米约40%的Zn在精米加工过程中损失。然而，稻米通常是人体摄入镉（Cd）的重要来源。Cd对于细胞是高度毒性的重金属，会提高人体患肾衰竭、骨质疏松症和癌症等疾病的风险。因此，增加稻米中的锌含量同时减少其镉含量对人类健康至关重要。
Cd和Zn是同族元素，Cd在水稻中部分共享Zn的转运系统。至今尚还未发现可用于提高稻米锌含量，同时降低其镉含量的基因。此外，Zn和Cd在稻米不同部位特异积累的分子机制尚未清楚。OsMTP1属于阳离子扩散因子（CDF）蛋白家族，该家族主要负责运输金属离子。以往研究表明OsMTP1可能定位于洋葱表皮细胞的质膜、或拟南芥细胞的液泡膜，但其在水稻中的亚细胞定位尚未明确；OsMTP1-RNAi水稻株系的根系积累更多的Zn和Cd，但叶和种子的Zn和Cd减少，不同于atmtp1突变体。因此，水稻中OsMTP1的确切功能尚未明确。
图1. OsMTP1功能和作用模式图
雷贵杰组通过LA-ICP-MS明确了糙米中的Zn主要沉积于胚和糊粉层（米糠），然后通过RNA-seq筛选获得在胚和糊粉层中高表达的候选转运蛋白基因OsMTP1（图1A）。明确了OsMTP1定位于液泡膜（图1B），OsMTP1在根、糊粉层和胚中高表达（图1A，C）。发现了OsMTP1基因突变不影响稻米产量，但osmtp1突变体的根系、胚和糊粉层中的Zn浓度显著降低，同时地上部、糙米（+41%）和精米（+30%）中的Zn浓度大幅升高（图1D）。酵母实验表明OsMTP1运输Zn离子，很可能不运输Cd离子。但osmtp1突变体的秸秆、糙米（-75%）和精米（-63%）的Cd浓度大幅降低（图1D）。另外，单倍型分析还发现了2个优异OsMTP1等位基因与精米高Zn积累显著相关（图1E）。
总之，该研究表明液泡膜定位的OsMTP1能将Zn运输进入液泡，OsMTP1基因敲除导致更多的Zn分配到秸秆、糙米和精米，同时间接抑制Cd向秸秆、糙米和精米分配积累，但没有影响产量（图1F）。OsMTP1是可用于培育高Zn低Cd稻米的优异基因，对培育稻米矿质元素理性积累、安全营养的水稻品种提供新思路。
我院为论文第一单位，多年生稻团队的雷贵杰研究员为该论文的通讯作者；我院在读博士生宁敏、硕士生刘石佳、长江大学农学院邓锋林教授为共同第一作者；多年生稻团队带头人胡凤益教授、黄立钰副教授、硕士生李虎、中科院南京土壤研究所车景研究员、日本冈山大学Naoki Yamaji副教授参与了该研究。日本冈山大学马建锋教授为该论文提供了重要帮助。该研究得到了云南省科学技术厅、国家自然科学基金委、湖北洪山实验室、导航APP福航拼多多等单位项目的资助。
该研究得到了人民网云南频道的报道：如何提高稻米中的锌含量 研究有了新发现。
图2
论文原文链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.19070
人民网报道链接：http://yn.people.com.cn/n2/2023/0629/c372456-40475426.html
