稻米鎘汙染是中國百姓最為關心的食品安全和環境汙染問題之一。水稻具有極強的鎘吸收和積累特性。土壤中的鎘被水稻吸收後會富集到各個器官，從而進入食物鏈，對人體健康構成危害。因此，減少水稻對鎘的吸收和轉運對降低鎘大米的危害具有重要意義。
近期，Plant Cell & Environment線上發表了福建農林大學曾任森教授團隊題為「MicroRNA‐encoded regulatory peptides modulate cadmium tolerance and accumulation in rice」（MicroRNA編碼的小肽調控水稻對重金屬鎘的耐受性）的研究論文。該研究發現水稻中microRNA初級轉錄本編碼的小肽在調節水稻對鎘的吸收和積累中發揮重要的作用。利用這一類由microRNAs編碼的小肽，有望成為提高作物對環境脅迫抗性的新方法和新技術。
MicroRNA（miRNA）是一類由pri-miRNA和pre-miRNA加工而成，長度通常在19-24 nt的內源小分子非編碼RNA。miRNA透過切割靶標mRNA或抑制其轉譯調節基因表現。最近的研究表明，pri-miRNA包含可能編碼短肽的sORF，可以在細胞質中被核糖體辨識並轉譯成具有生物功能的調控肽（miPEP）。然而，miPEP在水稻中的作用及其調控機制還有待深入挖掘。
該研究發現了一個由pri-miR156e編碼的功能性小肽miPEP156e，它調節miR156及其靶基因SPLs的表達，影響miR156介導的水稻鎘（Cd）耐受性。外源施加人工合成的miPEP156e和過表達miPEP156e都可以減少水稻對Cd的吸收和積累，降低活性氧化物（ROS）水平，從而提高了水稻對Cd的耐受性。相反，miPEP156e突變體由於Cd和ROS的積累增加而表現出對Cd脅迫的敏感性。轉錄組分析進一步揭示了miPEP156e透過調節Cd關鍵轉運蛋白基因（如抑制水稻鎘吸收關鍵基因OsNramp5的表達）和ROS清除基因來提高水稻對Cd的耐受性。此外，透過小肽外源施加鑒定到了另外5個能夠提高水稻鎘抗性的miPEP。該研究系統揭示了miPEP156e在水稻應對Cd脅迫中的作用機制，並證明了miPEPs作為提高作物對環境脅迫耐受性的有效工具的潛力。
圖1. miPEP156e在水稻重金屬鎘抗性中的作用分析
福建農林大學農學院作物抗性與化學生態學團隊青年教師盧龍和碩士研究生陳昕宇為該論文共同第一作者，曾任森教授和宋圓圓研究員為論文共同通訊作者。該研究得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃青年科學家計畫、福建省自然科學基金、福建農林大學傑出青年科研人才計劃等計畫的支持。
來源：福建農林大學
編輯：黃靈簫
稽核：王曉鋒
