稻米镉污染是我国百姓最为关心的食品安全和环境污染问题之一。水稻具有极强的镉吸收和积累特性。土壤中的镉被水稻吸收后会富集到各个器官，从而进入食物链，对人体健康构成危害。因此，减少水稻对镉的吸收和转运对降低镉大米的危害具有重要意义。
近期，Plant Cell & Environment在线发表了福建农林大学曾任森教授团队题为「MicroRNA‐encoded regulatory peptides modulate cadmium tolerance and accumulation in rice」（MicroRNA编码的小肽调控水稻对重金属镉的耐受性）的研究论文。该研究发现水稻中microRNA初级转录本编码的小肽在调节水稻对镉的吸收和积累中发挥重要的作用。利用这一类由microRNAs编码的小肽，有望成为提高作物对环境胁迫抗性的新方法和新技术。
MicroRNA（miRNA）是一类由pri-miRNA和pre-miRNA加工而成，长度通常在19-24 nt的内源小分子非编码RNA。miRNA通过切割靶标mRNA或抑制其翻译调节基因表达。最近的研究表明，pri-miRNA包含可能编码短肽的sORF，可以在细胞质中被核糖体识别并翻译成具有生物功能的调控肽（miPEP）。然而，miPEP在水稻中的作用及其调控机制还有待深入挖掘。
该研究发现了一个由pri-miR156e编码的功能性小肽miPEP156e，它调节miR156及其靶基因SPLs的表达，影响miR156介导的水稻镉（Cd）耐受性。外源施加人工合成的miPEP156e和过表达miPEP156e都可以减少水稻对Cd的吸收和积累，降低活性氧化物（ROS）水平，从而提高了水稻对Cd的耐受性。相反，miPEP156e突变体由于Cd和ROS的积累增加而表现出对Cd胁迫的敏感性。转录组分析进一步揭示了miPEP156e通过调节Cd关键转运蛋白基因（如抑制水稻镉吸收关键基因OsNramp5的表达）和ROS清除基因来提高水稻对Cd的耐受性。此外，通过小肽外源施加鉴定到了另外5个能够提高水稻镉抗性的miPEP。该研究系统揭示了miPEP156e在水稻应对Cd胁迫中的作用机制，并证明了miPEPs作为提高作物对环境胁迫耐受性的有效工具的潜力。
图1. miPEP156e在水稻重金属镉抗性中的作用分析
福建农林大学农学院作物抗性与化学生态学团队青年教师卢龙和硕士研究生陈昕宇为该论文共同第一作者，曾任森教授和宋圆圆研究员为论文共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划青年科学家项目、福建省自然科学基金、福建农林大学杰出青年科研人才计划等项目的支持。
来源：福建农林大学
编辑：黄灵箫
审核：王晓锋
