PerkinElmer ICP-MS助力科學家揭秘植物砷含量控制的關鍵基因

    隨著工業的發展，環境污染已日益成為亟待解決的問題，而土壤及水中的重金屬會通過農作物的吸收而轉移到人們的餐桌上。在進行環境治理的同時，科學家們也在研究如何將這些危害健康的元素截流在作物之外，使我們的食品安全多一層保障。上海生科院植物生理生態研究所植物分子遺傳國家重點實驗室的晁代印研究組與英國阿伯丁大學及南京農業大學等研究團隊合作，發現了控制植物內砷積累調控的關鍵基因HAC1，為培育低砷或無砷植物奠定了良好基礎。學術期刊《PLoS Biology 》日前在線刊發了相關研究論文，并做了專題報道。

    研究發現，模式植物擬南芥葉片砷含量存在著巨大的自然變異，利用全基因組關聯分析以及圖位克隆技術，發現了控制這一變異的重要功能基因HAC1（High Arsenic Content）。HAC1可有效阻止植物體內砷的積累，而其突變則導致植物體內積累高達數百倍的砷。原來，該基因可使植物產生砷suan鹽還原酶，并主要分布在根的外皮層及根毛細胞中。由于自然界中的砷多以砷suan鹽的形式存在，而砷suan鹽在化學性質上與磷酸鹽非常相似，因此植物很難區分兩者，從而在吸收礦質營養磷酸鹽的同時也將砷suan鹽攝入體內。為了限制砷向地上部遷移而危害植物的生長代謝，在植物根部的外表皮和根毛中高度表達HAC1蛋白，有效識別砷suan鹽并將其催化形成與磷酸鹽化學性質迥異的亞砷suan鹽并排出植物體外。該基因的發現在促進我們理解植物耐砷分子機制的同時，也為將來培育低砷甚至無砷農作物提供重要的操作靶標，具有重大的應用潛力。

    該研究團隊借助PerkinElmer NexION 300D及Elan DRC ICP-MS進行植物離子組學的分析，并使用HPLC-ICP-MS聯用技術分析植物樣品中不同形態的砷含量。離子組學的概念是由David E. Salt 教授及其同行在2003年提出，它主要研究的是生物體中的離子及其無機化合物，利用現代高通量的元素分析手段(如ICP-MS/OES)在分析植物離子組的基礎上，結合生物信息學和功能基因組學等手段，在基因組的規模上對植物體內的離子譜(Ion Profile)進行繪制、對比研究，從而系統地研究揭示植物體內控制離子平衡的遺傳網絡與分子機制。可以說，離子組學的發展與PerkinElmer ICP-MS息息相關，從zui初的提出到現在的逐漸成熟，從Elan系列到NexION 350系列ICP-MS，PerkinElmer快速、、高靈敏度和優異穩定性的儀器將幫助科學家在植物離子組學的道路上探索更多自然奧秘。

[來源：PE儀器（上海）有限公司（PerkinElmer）]