镉是一類非必需重金屬元素，對大(dà)多數生(shēng)物包括動植物和人(rén)類都(dōu)有很強的毒害作(zuò)用。但(dàn)自(zì)然界中卻有極少數植物能在莖葉中富集大(dà)量的镉，而沒有出現镉毒害症狀，被稱之爲镉超富集植物。伴礦景天（Sedum plumbizincicola）是在我國(guó)南(nán)方礦區發現的一種镉/鋅超富集植物。因其對重金屬镉和鋅具有超強的抗性和富集能力，是目前镉污染土(tǔ)壤修複試驗的一種主要的修複植物。然而，由于對這類植物缺乏直接有效的基因功能研究手段，目前人(rén)們對其超富集镉的高抗性分(fēn)子機(jī)制并不清楚。

　　科(kē)研人(rén)員(yuán)從(cóng)伴礦景天中克隆到一個重金屬轉運蛋白(bái)基因SpHMA3，并通過首次建立這類镉超富集植物和非超富集生(shēng)态型東南(nán)景天（Sedum alfredii）的穩定遺傳轉化系統，在景天植物中實現SpHMA3基因沉默和過表達。研究發現，SpHMA3蛋白(bái)定位于液泡膜上，對镉離(lí)子具有特異轉運能力；SpHMA3基因在伴礦景天的地上部高豐度表達；通過RNAi沉默使該基因表達下降，在镉處理(lǐ)條件(jiàn)下地上部新生(shēng)組織的生(shēng)長受到嚴重抑制，但(dàn)并不影(yǐng)響镉在地上部積累。這些結果表明，SpHMA3是伴礦景天進行镉解毒的關鍵基因，對植株在含镉土(tǔ)壤環境中維持幼葉正常生(shēng)長發育發揮重要的作(zuò)用。

　　該項研究首次直接揭示了镉超富集植物對镉高抗性的分(fēn)子機(jī)制，爲植物超富集重金屬镉/鋅的基因功能驗證及闡明其分(fēn)子機(jī)制建立了新的模式系統。

　　（a）伴礦景天野生(shēng)型和SpHMA3-RNAi轉基因株系中SpHMA3基因表達情況；（b）伴礦景天野生(shēng)型（WT）和SpHMA3-RNAi轉基因株系（L1/L3/L4）镉處理(lǐ)條件(jiàn)下的表型觀察（左圖爲50 μM Cd after 4 wk；右圖爲1450 ppm Cd after 4 months）；（c）非超富集生(shēng)态型東南(nán)景天野生(shēng)型（WT）及其過表達SpHMA3株系（L1/L2）镉處理(lǐ)條件(jiàn)下的表型觀察；（d）伴礦景天、東南(nán)景天野生(shēng)型及其過表達SpHMA3株系（L1/L2）根、莖、成熟葉、幼葉中镉含量積累分(fēn)析。