科研进展 | 研究揭示镉毒性导致谷氨酸受体通道离子选择透性丧失的分子机制

近日，农业农村部环境保护科研监测所重金属生态毒理与污染修复创新团队揭示了镉胁迫导致谷氨酸受体通道对有益离子和有害离子镉选择透性丧失的毒性效应和作用机制，为构建水稻安全生产新体系和研发新产品提供理论依据。相关研究成果发表在《危险材料（Journal of Hazardous Materials）》上。

由谷氨酸和甘氨酸调控的非选择性阳离子通道被称为谷氨酸受体通道。谷氨酸受体通道允许不同价态阳离子跨膜转运，但对不同离子的转运速率差异很大，水稻细胞的谷氨酸受体通道对有益离子和有毒离子的鉴别和选择性转运机制尚不清楚。

该研究系统分析了5种镉胁迫环境中镉离子和7种必需矿质元素在高/低镉积累水稻基因型营养器官和籽粒中的分配规律及其与谷氨酸含量及谷氨酸受体通道基因表达水平之间的关系。研究结果表明，镉对谷氨酸受体通道的选择透性有破坏作用，但与高镉积累水稻相比，低镉积累水稻合成谷氨酸能力更强，其谷氨酸受体通道对必需元素和有害元素的筛选性能更优。研究揭示高镉污染可能通过抑制谷氨酸的合成和下调GLR3.1–3.4基因的表达水平破坏谷氨酸受体通道结构的完整性，致使谷氨酸受体通道优先转运有益离子钙、锰、铁、锌和拦截有害离子镉的选择透性降低，从而导致镉在水稻籽粒和营养器官中过量累积。

镉离子对水稻细胞膜上必需和有毒元素通道选择透性的影响

该研究得到国家自然科学基金重点项目、青年项目和中国农业科学院科技创新工程等项目的资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.131342

转自：“农业农村部环境保护科研监测所”微信公众号

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