水稻维管束特异性铜转运蛋白OsCOPT7介导铜长距离运输的机制及其对产量的影响

【字体: 时间:2025年06月11日 来源:Plant and Soil 3.9

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  铜(Cu)稳态对植物生存至关重要,但适应其波动的分子机制尚不明确。研究人员通过进化、生理和分子层面解析水稻OsCOPT7的功能,发现该基因在维管组织高表达,敲除突变体(oscopt7-2/oscopt7-3)出现根-冠铜转运障碍,导致籽粒减产62.8%和43.1%,揭示了该保守蛋白(源自链型藻)在作物铜营养调控中的核心作用。

  

铜(Cu)作为植物必需的微量元素,其供需平衡犹如走钢丝——过量会抑制初生根伸长,缺乏则直接削减地上部生物量。科学家们锁定水稻中的铜转运蛋白OsCOPT7,发现这个在根、节和叶维管柱中高度活跃的"铜快递员",其基因序列在绿色植物中惊人地保守,甚至可以追溯到古老的链型藻。

当研究人员用基因编辑技术制造出oscopt7-2和oscopt7-3两个突变体时,戏剧性的变化出现了:木质部汁液中的铜含量骤降,就像被掐断的输水管,导致稻草和糙米的铜积累量直线下滑。更触目惊心的是,突变体的结实率断崖式下跌,产量最高锐减62.8%,堪比遭遇了微型"粮食危机"。有趣的是,当土壤铜匮乏时,OsCOPT7会智能上调表达,仿佛开启了"节铜模式"。这项研究不仅揭示了作物铜营养分配的分子开关,更为培育适应贫瘠土壤的"节铜型"水稻提供了精准靶点。

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