镉（Cd）是一种常见的抑制植物生长发育的重金属污染物。丝裂原活化蛋白激酶（MPK）在植物对生物和非生物胁迫的响应中起着至关重要的作用。小麦野生近缘种孕育了大量耐逆优异基因，但尚未被系统挖掘。山东理工大学与贵州师范大学科研团队从野生二倍体小麦Aegilops markgrafii中克隆到一个镉（Cd）诱导的丝裂原活化蛋白激酶基因AemMPK6，首次证实其可通过“根际滞留—液泡隔离”双重机制提升拟南芥的镉耐受性，为重金属污染区作物安全生产提供了新的分子模块。

   研究团队前期对Ae. markgrafii进行镉胁迫转录组测序，锁定持续上调的AemMPK6。该基因ORF长1 122 bp，编码蛋白与小麦族MPK6高度同源。酵母异源表达表明，AemMPK6在20 μM CdCl₂条件下显著促进菌体生长并提高胞内Cd含量，提示其参与Cd解毒。进一步构建pCAMBIA1301-AemMPK6过表达拟南芥，20 μM镉处理3周后，转基因植株地上部生物量比野生型（WT）提高约40%，而地上部Cd浓度却低于WT；根中Cd荧光信号及ICP-MS定量显示，Cd主要被截留在根系，转运系数下降30%以上，实现了“地上部减毒”。

   分子机制解析发现，AemMPK6过表达特异性上调根中AtNAS1、AtCAX2、AtABCC1和AtYSL2等Cd转运/螯合基因，同时显著抑制液泡加工酶基因AtαVPE的转录水平，使电解质渗漏率降低25%，减轻Cd诱导的细胞死亡。研究人员推测，AemMPK6可能通过磷酸化调控液泡膜运输或螯合复合体活性，将Cd封存于根液泡，并阻断其向地上部长距离运输。

   该研究首次将野生小麦MPK成员与Cd稳态调控关联，提出“AemMPK6—根液泡隔离—地上部降毒”的耐Cd新路径。由于Ae. markgrafii与栽培小麦亲缘关系密切，AemMPK6可直接转化至普通小麦背景，为重金属污染农田培育“低积累、高耐受”小麦品种提供了可操作的基因资源。

   相关成果以“AemMPK6 from Aegilops markgrafii increases cadmium tolerance in transgenic Arabidopsis thaliana”为题在线发表于《Plant and Soil》。山东理工大学赵梓彤博士为论文共同第一作者，贵州师范大学杜旭烨教授、山东理工大学吕忠璠博士为通讯作者。研究得到山东理工大学资助。

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https://link.springer.com/10.1007/s11104-024-07042-6