2014年底，華中農業大學王荔軍課題組的研究成果《A hemicellulose-bound form of silicon inhibits cadmium ion uptake in rice (Oryza sativa) cells》在植物學領域的著名期刊New Phytologist上發表。這是該課題組在同一課題研究上，連續第二年在此期刊上發表文章。
硅（Si），這一地殼中含量僅次于氧的元素，其對大多數高等植物而言，沒有特別重要的意義。但2000年有報道稱，Si可以提升植物對生物/非生物脅迫的抗性，其中Si可以抑制重金屬鎘（Cd）對水稻的毒害尤為引人注目。王荔軍課題組通過前期的研究表明，Si可以與水稻細胞的細胞壁結合，形成一種[Si-wall matrix]Cd的結構，從而抑制水稻細胞對Cd2+的吸收。
本文同樣以水稻懸浮細胞作為研究材料，在含有/不含有1 mM硅酸的培養液中培養一段時間后，利用非損傷微測技術（NMT）在不同濃度的Cd2+溶液中檢測發現，Si預處理組相較于對照組，Cd2+吸收速率明顯降低，這與先前的研究結果一致。研究還觀察了Mn2+、Co2+、Cu2+分別存在的條件下，Si預處理組與對照組對Cd2+的吸收情況。結果顯示，加入Mn2+、Co2+對Cd2+的流速并無影響，而加入Cu2+后，兩組水稻細胞Cd2+的吸收速率均增加數倍。RT-qPCR結果表明，加入Cu2+后，Cd2+轉運相關基因Nramp5表達顯著上調。
這一研究發現表明，Cd2+的吸收轉運會受到其它二價金屬離子的影響。其機制可能是Cu2+促使了Nramp5基因的表達，從而導致Cd2+吸收速率增大。此外，Cd2+借用Cu2+通道、Cu2+激活Ca2+通道等，均是Cd2+吸收增加的潛在機制。NMT已經成為該課題研究的必要技術。
圖注：瞬時加入30 μM Cu2+后，水稻懸浮細胞Cd2+的流速。
版權所有，轉載請注明出處！