隨著工業發展,越來越多土壤和水源受到重金屬鎘(Cadmium, Cd)的污染。這種重金屬,不但威脅著人類食品的安全,也影響著人類糧食的產量。研究表明,當植物遭遇鎘脅迫時,其光合效率、水分和營養吸收都會受到嚴重抑制,進而出現萎黃、難以生長等癥狀,甚至死亡。可見,研究植物中耐鎘脅迫的基因及其功能,對增加作物產量具有重大意義。由于玉米是重要的糧食作物和飼料來源,也是我國種植面積最大的農作物,因此,中國科學院華南植物園研究員區永祥、李勇青以及前博士生賀立龍在玉米中展開了相關研究。他們在玉米中克隆了與耐脅迫相關的OXS2的兩個同源基因:ZmOXS2b與ZmO2L1并進行了功能研究。
結果表明,這些基因的表達都受到鎘脅迫的誘導,而且當它們在擬南芥中高表達時,可以特異地增強擬南芥對鎘的耐受性,從而提高擬南芥在逆境下的生長能力(圖1)。顯然,ZmOXS2b與ZmO2L1的應用將能大大提高作物對重金屬脅迫的耐受性,在抗逆作物分子設計育種上有著巨大的價值。相關ZL于2019年7月獲得了國家知識產權局的授權。

圖:培養基上生長了11天的擬南芥幼苗的鮮重