暨南大学阿融媒体中心讯 近日，暨南大学莫测辉教授团队向垒教授等开展的研究在生态环境国际权威期刊Environmental Science&Technology上发表。该研究发现定位于植物木质部薄壁细胞的关键解毒外排载体基因（LsDTX18和LsDTX42）可调控根颈中全氟辛磺酸（PFOS）从木质部向韧皮部运输，促进PFOS外排，从而揭示了解毒外排载体基因降低作物可食部积累PFOS的新机制，为培育全氟化合物低积累作物品种提供了新见解。

全氟酸类化合物（PFAAs）在农田土壤中普遍检出，易被农作物吸收积累，严重威胁农产品安全和人体健康。筛选和种植污染物低积累作物品种是有效利用污染土壤生产安全农产品的重要策略。当前国内外主要筛选研究重金属低积累作物品种其形成机制。但关于新污染物低积累作物品种形成机制的研究尚鲜见报道。

为此，该研究以筛选获得的PFOS低累积生菜品种（LAV）为研究对象，以PFOS高累积生菜品种（HAV）为对照，从根系解剖结构特征、PFOS在共质体和质外体的吸收转运特性、蒸腾作用以及关键解毒外排体基因（LsDTX18和LsDTX42）等方面，系统探讨了生菜不同品种吸收积累PFOS的差异及作用机制，并基于此提出了培育PFOS低积累作物品种的新策略。

研究发现，与 HAV 相比，LAV的根系形态特征（包括总根长和根表面积小，根尖数少，通气组织多）、木质部转运系统（面积小、导管少）较弱，共质体和质外体径向转移效率和的蒸腾驱动力较低，限制了其对PFOS的根系吸收转运，是其形成低积累特性的重要生理生化机制。更为重要的是，本研究还发现了木质部薄壁细胞对PFOS的再吸收作用，以及定位于该细胞质膜的两个关键基因（LsDTX18和LsDTX42）可调控根颈中PFOS从木质部到韧皮部的运输；它们的过表达可显著促进PFOS从根木质部薄壁细胞外排，从而阻控PFOS向作物可食部的转运积累。分子对接研究发现PFOS均能与LsDTX18和LsDTX42的蛋白活性口袋结合并被释放。基于上述发现，该研究提出了作物吸收积累PFOS的新模型机制：PFOS被作物根表皮细胞吸收，通过共质体和质外体途径径向运输到木质部；木质部薄壁细胞可重吸收PFOS，并通过定位于细胞质膜的LsDTX18和LsDTX42基因调控PFOS外排，以减少木质部PFOS负荷，阻控PFOS向作物地上部转运；少部分PFOS随蒸腾作用转运到作物地上部，主要富集在蒸腾作用更强的幼嫩叶片中。值得注意的是，减毒外排载体基因（LsDTXs）在不同植物中具有高度保守性，因此该研究发现表明，可通过调控LsDTXs基因降低作物对PFOS的转运积累，为培育全氟化合物低积累作物品种提供了新见解和新策略。

暨南大学生命科学技术学院于朋飞博士后为该论文的第一作者，向垒教授和莫测辉教授为共同通讯作者。该研究获得了国家自然科学基金重点项目（42030713）等课题资助。

图1.生菜低积累品种（LAV）和高积累品种（HAV）的根解剖学特征：A、B 和 C分别代表对照、0.2和 1.0 mg/L PFOS暴露条件下LAV 的根结构；D、E 和 F 分别为对应浓度PFOS暴露条件下HAV 的根结构。

图2.分根实验中两种生菜的侧根和根颈中PFOS的浓度。T0、T1和T2分别表示表对照、0.2和 1.0 mg/L PFOS暴露条件。

图3.过表达LsDTX18和LsDTX42对拟南芥吸收积累PFOS的影响。OX1和OX2分别为LsDTX18和LsDTX42的拟南芥转基因株系，WT为拟南芥野生型株系。TF为PFOS转运系数。

图 4.PFOS与LsDTX18和LsDTX42蛋白活性口袋的法分子对接。灰色表面表示LsDTXs的潜在活性口袋。黄色和绿色虚线分别表示PFOS与结合残基之间的氢键和卤键。

图 5.生菜高积累品种（HAV）、低积累品种（LAV）吸收、转运、分布PFOS的模型图。红色圆点代表 PFOS。

责编：常凯丽