南京农业大学钟山学者首席教授团队硕士生第一作者在权威期刊(IF=11)发表研究成果,发现萝卜根部“排毒泵”调控机制

近日，南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室、园艺学院柳李旺教授团队在国际期刊《Molecular Horticulture》在线发表了题为“RsWRKY15-RsPDR12 module regulates Cd uptake and accumulation by promoting Cd efflux in radish (Raphanus sativus L.)”的研究论文，系统揭示了萝卜中一个关键分子模块如何通过调控镉（Cd）外排机制，有效降低肉质根对这一有毒重金属的吸收与累积。

萝卜作为十字花科萝卜属的重要根菜类蔬菜，因其营养丰富、用途广泛，在我国蔬菜生产体系和全年供应格局中占据着举足轻重的地位。然而，随着矿产资源的不合理开发、工业“三废”的排放以及固体废弃物处理不当，土壤重金属污染问题日益严峻，其中镉作为一种非必需且具有强生物毒性的重金属元素，已成为威胁农产品质量安全的重要隐患。

一旦被植物吸收，镉会干扰水分吸收、离子转运及细胞代谢等关键生理过程，并可通过食物链在人体内富集，引发健康风险。因此，如何从遗传层面有效控制萝卜肉质根中镉的积累，已成为当前蔬菜作物遗传改良与优异种质创制亟需突破的关键科学问题。

研究团队此前已从萝卜中鉴定出一个受镉胁迫显著诱导的多向耐药性（PDR）基因RsPDR12。通过在拟南芥和酵母中异源表达该基因，研究人员发现过表达RsPDR12能显著减少植株体内镉的累积。进一步借助镉荧光探针染色与非损伤微测（NMT）技术对根系Cd²⁺流进行动态监测和原位可视化分析，结果清晰显示：过表达RsPDR12的根系对镉的内流速率明显下降，整体镉积累水平也随之降低，有力证实了该基因在萝卜中发挥着镉外排泵的功能。

为了深入解析RsPDR12调控镉积累的上游机制，团队利用酵母单杂交筛库技术成功鉴定出其启动子区域的关键调控因子转录因子RsWRKY15。后续的酵母单杂交（Y1H）和双荧光素酶激活（DLA）实验进一步表明，RsWRKY15能够特异性结合RsPDR12的启动子并激活其转录。值得注意的是，RsWRKY15定位于细胞核，其表达水平在镉胁迫下显著上调。在烟草中过表达RsWRKY15后，植株根系的镉内流速率同样显著减弱，体内镉含量明显下降，说明该转录因子本身也具备抑制镉累积的能力。

综合上述结果，研究团队构建了一个清晰的分子通路模型：在正常条件下，RsWRKY15维持基础表达水平；当植株遭遇镉胁迫时，RsWRKY15迅速被诱导高表达，并直接激活下游靶基因RsPDR12的转录。后者编码一种镉外排转运蛋白，可将进入细胞的Cd²⁺主动泵出，从而有效降低萝卜整体尤其是肉质根中的镉积累量。这一“RsWRKY15–RsPDR12”模块的发现，不仅阐明了萝卜应对镉毒害的内在防御机制，也为未来培育低镉累积萝卜新品种提供了关键的理论依据与可操作的分子靶点。

本研究由南京农业大学柳李旺教授为论文通讯作者，已毕业硕士研究生麻世琳为第一作者，徐良教授、王燕副教授等也参与了相关工作。