在非植物毒性田间条件下，对茶叶植株中镉积累的遗传机制进行分析

《Journal of Genetics and Genomics》：Genetic dissection of cadmium accumulation in tea plants under nonphytotoxic field conditions

　　

罗世杰|张新婉|张伟毅|任玉佳|高大为|叶晓丽|Alisdair R. Fernie|文伟伟

摘要

在长期、非植物毒性的田间条件下，茶树（Camellia sinensis）中镉（Cd）的积累对食品安全构成了持续性的挑战；然而，这一过程的遗传基础尚未得到充分研究。为了解析这一性状的遗传机制，我们测量了207个经过数十年培育的茶树品种叶片中的镉含量，并进行了全基因组关联分析（GWAS）。分析结果显示，在非植物毒性环境下，幼叶（YL）与成熟叶（ML）之间的镉含量存在显著差异：在具有配对数据的173个品种中，有38.2%的品种在幼叶中的镉含量高于成熟叶。GWAS鉴定出112个与镉积累相关的数量性状位点（QTL）。通过将GWAS的结果与镉响应性转录组分析相结合，我们筛选出了14个高置信度的候选基因。其中，CsHIPP6基因编码一种与重金属相关的异戊二烯化植物蛋白，被选为进一步的功能研究对象。在酵母和拟南芥中的异源表达实验表明，CsHIPP6基因能够增强植物的镉耐受性并显著减少镉的积累。我们的研究揭示了多年生作物中长期镉积累的遗传机制，并指出CsHIPP6是培育低镉含量茶树品种的重要候选基因，有助于在环境污染日益严重的背景下保障饮品的食品安全。