南瓜和西葫蘆等葫蘆科植物之所以能大量吸收和積累污染物，是源于其體內(nèi)一種微小蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的差異。這一發(fā)現(xiàn)不僅有助于培育更安全、更可持續(xù)的農(nóng)作物，還為未來利用植物修復(fù)受污染土壤提供了新思路。

葫蘆科植物（包括南瓜、西葫蘆、黃瓜和甜瓜等）有一種特殊能力——能從土壤中吸收并將污染物儲存在可食用部分。神戶大學(xué)農(nóng)業(yè)學(xué)家乾英之（Hideyuki Inui）指出，“這些污染物不易降解，因而對食用者構(gòu)成健康風(fēng)險；而其他許多作物并不存在類似問題，這正激發(fā)了我們探究其根源的興趣?！?/p>

此前研究團隊發(fā)現(xiàn)，這些葫蘆科植物具有一類能與特定污染物結(jié)合的蛋白質(zhì)。該蛋白質(zhì)會幫助污染物在植物體內(nèi)運輸。今年早些時候，研究人員已確認蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)形態(tài)和其對污染物的結(jié)合強度，決定了污染物能否積累在地上部位。不過，他們還注意到，葫蘆科不同品種之間積累污染物的能力也存在差異，而高積累品種的植物液中含有蛋白質(zhì)的濃度明顯更高。

最新發(fā)表的論文揭示，葫蘆科高積累品種的蛋白質(zhì)變體能夠直接釋放到植物液體中，而其他品種的蛋白質(zhì)則留在細胞內(nèi)部。研究人員發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)中極細微的氨基酸序列變化就像“信號標簽”，決定其被細胞保留還是釋放出去。通過將高積累蛋白變體注入煙草植物，實驗中煙草也表現(xiàn)出了類似的蛋白質(zhì)分泌特性。“只有被分泌出的蛋白才能在體內(nèi)遷移至地上部分，這也是高低積累品種的本質(zhì)區(qū)別?！鼻⒅忉尅?/p>

掌握污染物在植物體內(nèi)移動機制后，科學(xué)家有望通過調(diào)控相關(guān)蛋白質(zhì)，培育出不易積累有害物質(zhì)的安全品種，或者運用基因改造改變蛋白質(zhì)的行為，提高其凈化能力。此外，這一成果也為環(huán)境治理帶來希望。乾英之表示，團隊研究初衷之一就是利用某些植物有效檢測并分解有毒物，“未來可以培育更高效吸收土壤污染物的植物，從而發(fā)展土壤修復(fù)新技術(shù)?！?/p>

該研究已在《植物生理與生物化學(xué)》期刊發(fā)表，項目得到了日本學(xué)術(shù)振興會和村尾教育基金會支持。

編譯自/ScitechDaily