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農學院張聯合教授與華南農業大學儲成才教授應邀在《Rice》上發文闡明水稻硒吸收轉運代謝機制及硒生物強化策略

發布單位:黨委宣傳部   |   2022年06月21日 11:35   |   人氣指數:

校新聞中心訊 近日,我校農學院張聯合教授和華南農業大學儲成才教授應邀為TOP期刊《Rice》(一區;IF 4.783)撰寫的綜述文章《Selenium Uptake, Transport, Metabolism, Reutilization, and Biofortification in Rice》在線發表。張聯合教授和儲成才教授為共同通訊作者。該文全面系統地綜述了水稻硒吸收、轉運、亞細胞分配、含硒蛋白降解、硒從葉片向籽粒轉運和硒揮發等各方面的最新進展,提出了水稻硒生物強化的有效策略。在硒吸收和轉運研究中,張聯合教授和儲成才教授合作發現了水稻能通過磷轉運蛋白OsPT2吸收亞硒酸鹽,從而找到了植物吸收亞硒酸鹽的直接證據,糾正了過去一直認為亞硒酸鹽是被動吸收的片面認識;發現了水稻通過肽轉運蛋白NRT1.1B將亞硒酸鹽的代謝產物—硒代蛋氨酸從根轉運到莖葉中,從而在很大程度上解決了水稻吸收亞硒酸鹽后難于轉運的問題。

硒在稻米中累積涉及吸收、轉運、代謝和再利用等多個重要過程,深入理解這些過程的分子機制有助于找到提高稻米硒含量的關鍵的轉運蛋白和參與硒代謝酶,從而提高水稻利用硒效率。然而,硒從水稻根系吸收到籽粒累積的過程中,存在諸多亟待闡明的分子機制,嚴重地制約著水稻利用硒效率的提高。該綜述指出了目前存在的研究空白,有助于人們今后圍繞這些突出問題展開進一步的深入研究,為提高水稻利用硒效率提供理論依據。

在稻米成熟收獲后,水稻葉片中仍有大量的硒未被轉運到籽粒中,這些硒主要以硒代蛋氨酸形式存在于蛋白質中,提高蛋白酶活性有望降解更多的含硒蛋白并釋放大量的硒代蛋氨酸而促進硒向籽粒轉運。氨基酸轉運蛋白或肽轉運蛋白負責硒代蛋氨酸向籽粒轉運,而找到關鍵轉運蛋白有望促進更多的硒向籽粒轉運。植物硒揮發是普遍存在的現象。水稻硒揮發導致大量硒從植株中釋放出來,從而降低硒在稻米中累積。抑制水稻硒揮發有望在很大程度上提高稻米硒含量。在水稻中硒以硒酸鹽、亞硒酸鹽、硒代半胱氨酸、硒代蛋氨酸、甲基硒代半胱氨酸和一些中間代謝產物等形式存在,其中甲基硒代半胱氨酸具有較強的抗癌功效,而稻米中主要是硒代蛋氨酸。因此,通過基因編輯等技術,有望改變硒在稻米中的賦存形態,生產出以甲基硒代半胱氨酸為主的富硒大米。

本文不僅有助于人們深入系統地理解稻米累積硒的分子機制,也為今后采取有效措施提高水稻利用硒效率和生產以含甲基硒代半胱氨酸為主富硒大米提供了新的思路和方向,對于進一步推進水稻硒生物強化研究具有重要意義。

通訊員/劉飛飛(農學院)

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