神户大学揭示葫芦科污染物积累机制

南瓜、西葫芦、菜瓜及其近缘植物在可食用部位容易积累土壤中的污染物。神户大学的研究团队近日揭示了这一现象背后的机制，为提高农产品安全性以及培育可用于净化污染土壤的植物品种开辟了新途径。

葫芦科植物，包括南瓜、西葫芦、甜瓜和黄瓜等，其果实中常富集较高浓度的环境污染物。神户大学农业科学家井上秀之指出：“这些污染物在环境中难以降解，长期摄入会对人体健康构成潜在威胁。令人好奇的是，其他植物并不表现出类似的积累特性，这促使我们深入探究葫芦科植物特有的吸收机制。”

在前期研究中，井上教授及其团队从葫芦科植物中鉴定出一类特殊蛋白质，它们能够与污染物结合，并协助其在植物体内转运。今年早些时候，他们发表论文指出，蛋白质的构象及其与污染物的结合亲和力，是影响污染物向地上部分运输的关键因素。“然而，这类蛋白质也广泛存在于其他植物中。我们发现，即使在葫芦科植物内部，不同品种对污染物的积累能力也存在差异。高积累品种的汁液中，这类蛋白质的浓度显著更高。”井上解释道。基于此，研究团队将焦点转向污染物运输蛋白如何被分泌至植物汁液这一过程。

在《植物生理学与生物化学》期刊上发表的最新研究中，神户大学团队证实，来自高积累品种的蛋白质变异体能够被有效分泌到植物汁液中，而其他品种的同类蛋白质则主要滞留于细胞内。进一步分析表明，这种差异源于蛋白质氨基酸序列中的细微区别，该序列如同一个“分子标签”，指示细胞是否将蛋白质外排。为验证这一假设，研究人员将高积累品种的蛋白质基因导入本不分泌该蛋白的烟草植株中，结果发现该蛋白同样被成功分泌至汁液内。井上进一步阐释：“只有被分泌到细胞外的蛋白质，才能在植物体内长距离运输，并将污染物输送至地上部分。这很可能是造成低积累与高积累品种差异的关键机制。”

理解污染物在植物体内的积累机制，对于开发更安全的农产品具有重要意义。井上表示：“通过调控污染物运输蛋白的分泌行为，或改变其与污染物的结合能力，我们有望培育出可食用部分不富集有害化学物质的安全作物。”

然而，井上教授的研究视野不止于此。他补充道：“我最初开展这项研究，是希望找到能够高效识别并吸收污染物的植物系统。基于目前所获得的认识，我们或许可以设计出对土壤污染物具有超强吸收能力的植物品种。这项技术未来或可发展为一种经济、高效的污染土壤修复策略。”