水稻耐铝毒研究进展
南京土壤研究所,2013-02-28
铝毒是酸性土壤作物生产的主要限制因子之一，水稻（Oryza sativa L.）是一种重要的粮食作物，暴露在铝毒中的水稻幼苗根伸长受到明显抑制。据报道，水稻是最耐铝毒的粮食作物，比其它粮食作物能耐受更高的铝毒害。但水稻不像其它粮食作物（黑麦、小麦和大麦）通过分泌有机酸等来增强对铝毒的耐性，因为水稻根系在受到铝胁迫时分泌的有机酸很少，其耐铝机制尚不清楚。
最近3年，中科院南京土壤研究所沈仁芳研究员课题组通过室内培养实验，采用比较蛋白质组学方法分析了耐铝性不同的两个水稻品种根尖蛋白质组的变化情况。79个铝相关蛋白被鉴别，其中54和45个水稻根尖蛋白分别在铝敏感品种Kasalath和耐铝品种Koshihikari差异变化。基因本体（Gene Ontology）和聚类分析显示，两个水稻品种液泡膜H+-ATPase的丰度显著增加，而许多分子结构蛋白的丰度显著降低。抗氧化系统、碳水化合物合成和氮代谢相关蛋白的相对丰度在
Koshihikari中显著增加，而病原相关蛋白和碳水化合物降解代谢蛋白的相对丰度在Kasalath中显著增加。此外，信号传导、转录和翻译相关蛋白的相对丰度在两个水稻品种间变化不同。
本实验结果暗示细胞结构的破坏可能是细胞损伤的主要原因，而铝离子的液泡隔离是水稻耐铝的重要机制之一。品种间活性氧清除能力和碳水化合物代谢的差异决定了水稻的耐铝性。
该成果发表在Journal of Proteomics（2013, 78: 281-293）上。该研究成果为理解水稻耐铝机制提供了新的观点，可为酸性土壤植物品种选育提供依据。
该工作受到国家自然科学基金委（41025005）等的资助。
论文链接：Root protein profile changes induced by Al exposure in two rice cultivars differing in Al tolerance
