《控制大豆種子鎘積累基因(GmHMA3)的功能分析》是王益為項目負責人，四川農業大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：控制大豆種子鎘積累基因(GmHMA3)的功能分析
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王益
- 依託單位：四川農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大豆是重要的糧食作物。我國2/3的大豆依賴進口，嚴重威脅我國的糧食安全和民生保障。不同大豆品種之間種子的鎘積累能力不同，大部分現有栽培品種能夠積累超過安全大豆標準（0.2 mg/kg乾種子）的鎘含量在種子中，潛在威脅人類健康。來源於大豆種子低鎘積累品種的GmHMA3w基因在酵母細胞中具有轉運鎘和鋅的能力，而高鎘積累品種的GmHMA3a由於單鹼基突變喪失了該功能。本項目利用轉基因功能驗證、蛋白質表達、免疫組化染色以及洋蔥表皮細胞亞定位等對這兩個基因進行深入研究，從而探討：（1）GmHMA3a和GmHMA3w基因之間在大豆自身體內的功能差異；（2）GmHMA3基因的作用場所；（3）GmHMA3基因功能以及在超表達情況下GmHMA3w基因的功能效應；（4）鎘在大豆體內的轉運和儲藏途徑。為培育和選育低鎘大豆品種以及大豆育種資源的評價提供理論資料。
結題摘要
控制大豆種子低鎘積累候選基因GmHMA3w在酵母中轉運鎘和鋅，而GmHMA3a由於單鹼基突變喪失了該功能。但在大豆體內其生物學功能未知。本項目研究中，基因敲除GmHMA3w顯著降低了根和葉片中的鎘濃度，增加了大豆鎘的耐受性。超表達GmHMA3w顯著增加了根中鎘濃度，但降低了莖稈中的鎘濃度，對葉片中的鎘濃度無影響，同時也增加了大豆鎘的敏感性。酵母遺傳轉化表明GmHMA3w不轉運鈷、鐵和鉛；超表達表明該基因也不轉運鋅、鎂和鈣。超表達GmHMA3w顯著降低細胞壁組份的鎘濃度，但同時顯著增加細胞器組份中的鎘濃度，對細胞可溶性組份的鎘濃度無影響。免疫組織化學染色和原生質體亞細胞定位顯示GmHMA3w和3a位於細胞膜和細胞器（葉綠體除外）。這些結果證明GmHMA3w在大豆體內只轉運鎘，將大豆細胞壁積累的鎘轉運到細胞器中，並導致鎘中毒以及降低生物學產量，從而阻礙大豆根部的鎘向地上部分轉運。
