JHM陈少良：PeANN1可作为植物修复候选基因缓解镉胁迫

NMT作为生命科学底层核心技术，是建立活体创新科研平台的必备技术。2005年~2020年，NMT已扎根中国15年。2020年，中国NMT销往瑞士苏黎世大学，正式打开欧洲市场。

植物修复技术为重金属（heavy metal, HM）污染土壤和水体的修复提供了巨大的潜力。筛选和确定与HM吸收和运输有关的候选基因是通过基因工程改善植物修复的先决条件。本研究以镉（Cd）敏感型胡杨为材料，鉴定了一个促进Cd富集的膜联蛋白编码基因。用CdCl2（50-100 μM）处理12 h后, 胡杨细胞下调了annexin1 （PeANN1）的转录水平。PeANN1与拟南芥Annexin1（AtANN1）同源，并且主要定位于质膜（PM）和细胞溶质。与野生型和Atann1突变体相比，PeANN1在拟南芥中过表达导致长期Cd胁迫（10 d, 50 μM）后植物的存活率和根长下降更为明显，这是由于根部Cd积累较多造成的。PeANN1转基因植株的根在镉激（30 min，50 μM）和短期胁迫（12 h，50 μM）下表现出增强的Cd2+内流传导。值得注意的是，PeANN1促进的Cd2+内流被钙渗透通道（CaPC）抑制剂（GdCl3）显著抑制，但被1 mM H2O2促进，表明Cd2+通过PM中的自由基激活的CaPCs进入根细胞。因此，PeANN1可以作为通过基因工程改善植物修复的候选基因。

• 实时定量PCR分析显示，CdCl2处理显著降低了胡杨愈伤组织中PeANN1转录水平。
• PeANN1的cDNA全长序列为951bp，编码一个有316个氨基酸的假定蛋白。
• 系统发育分析表明，PeANN1与Gossypium barbaense和Lavatera thuringiaca的附件蛋白高度同源。
• PeANN1-GFP主要位于细胞质区域，与质膜（PM）标记FM4-64和内质网（ER）标记ER-CFP共定位，表明PeANN1可能在ER中产生，并通过分泌途径进入PM。
• 在无镉条件下，PeANN1-OE1和PeANN1-OE2的植株生长与WT和Atann1的植株生长没有太大差异。然而，WT和PeANN1-转基因株系的存活率和根长在CdCl2处理10 d后有所下降。与WT相比，PeANN1-转基因株系对CdCl2的抑制更为明显。突变体Atann1在长期CdCl2胁迫后，根系生长减少较少，存活率没有下降。
• CdCl2胁迫后，细胞Cd2+浓度显著增加。PeANN1-转基因株系表现出比WT根更高的荧光强度。Atann1突变体则保持了较低的Cd2+荧光强度。