近日，New Phytologist杂志在线发表了中国科学院植物研究所中科院北方资源植物重点实验室王亮生研究员团队题为“Heavy metal ATPase 3 (HMA3) confers cadmium hypertolerance on the cadmium/zinc hyperaccumulator Sedum plumbizincicola”的研究论文，揭示了伴矿景天植物超富集重金属镉的高抗性分子机制。

Fig. 3 Cadmium (Cd) tolerance of Sedum plumbizincicola heavy metal ATPase 3 (SpHMA3)-RNAi transgenic lines.

镉是一类非必需重金属元素，对大多数生物包括动植物和人类都有很强的毒害作用。但自然界中却有极少数植物能在茎叶中富集大量的镉，而没有出现镉毒害症状，被称之为镉超富集植物。然而，由于对这类植物缺乏直接有效的基因功能研究手段，目前人们对植物超富集镉的高抗性分子机制并不清楚。

伴矿景天（Sedum plumbizincicola）是在我国南方矿区发现的一种镉／锌超富集植物。因其对重金属镉和锌具有超强的抗性和富集能力，目前伴矿景天是镉污染土壤修复试验的一种主要的修复植物。研究人员从伴矿景天中克隆到一个重金属转运蛋白基因SpHMA3，通过首次建立这类镉超富集植物和非超富集生态型东南景天（Sedum alfredii）的稳定遗传转化系统，在景天植物中实现SpHMA3基因沉默 （RNAi）和过表达。研究发现SpHMA3定位于液泡膜上，对镉离子具有特异转运能力；SpHMA3基因在伴矿景天的地上部高丰度表达，该基因的表达下降（RNAi沉默）导致地上部新生组织的生长受到严重抑制，但并不影响镉在地上部积累。这些结果表明，SpHMA3是镉超富集植物伴矿景天进行镉解毒的关键性基因，在含镉土壤环境中维持其幼叶正常生长发育发挥重要的作用。该项研究导首次在镉超富集植物中直接揭示镉高抗性关键基因的分子机制及其生理功能，为深入开展植物超富集重金属镉／锌的基因功能验证及其分子机制研究建立了一个新的模式系统。

该研究的完成得到南京农大赵方杰教授和中科院南京土壤所吴龙华研究员的合作，中科院植物所硕士毕业生刘桓为论文第一作者，徐文忠副研究员为论文通讯作者。相关工作得到了国家自然科学基金等项目的资助。