水稻（Oryza sativa L.）是世界上最重要的主食之一，养活世界一半以上人口，然而随着全球人口的不断增加，工业化进程加快，工业垃圾和废水的过度排放导致土壤中有毒重金属积累，严重影响水稻质量和产量。重金属如锌（Zn）、锰（Mn）、铁（Fe）、铜（Cu）和钴（Co）等是植物生长发育所必需的金属元素，也是人体必需的微量元素。其中，Zn和Mn是许多酶的辅因子，参与蛋白质和碳水化合物的合成，调节光合作用，过量或缺乏都会影响植物的生长。此外，镉（Cd）、铅（Pb）等重金属是植物生长的非必需重金属，且Cd是土壤中毒性最大的污染物之一，严重影响植物的生长和发育，大大降低作物产量，并且易在农作物中积累影响人类健康。因此，保持作物中微量金属元素的平衡，减少有毒重金属的积累是改善作物品质、保证食品安全的关键。近期，浙江大学关亚静课题组完成的题为“OsFWL3调控水稻金属离子转运和积累的研究”在《中国农业科学》2024年第57卷21期正式发表。通过生物信息学方法，分析OsFWLs家族基因概况、基因组结构及系统进化树，并预测OsFWL3的时空表达分析。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，获得2个Osfwl3敲除株系，在苗期和灌浆期进行ZnSO4处理，分析处理后的幼苗和籽粒表型，测定Zn等金属元素含量变化，探究OsFWL3对Zn等金属离子转运和积累的影响。水稻OsFWL3及FWL基因家族生物信息学分析
结果显示，OsFWLs家族基因功能存在一定程度的相似性。OsFWL3在花药和圆锥花序中高表达，暗示其与水稻生殖发育密切相关，突变体Osfwl3的一级枝梗数显著增多，其种子在长度、厚度和百粒重方面显著大于WT。OsFWL3调控水稻植株生长和籽粒大小
同时，OsFWL3影响水稻幼苗和籽粒中Zn等金属离子的含量和分布，OsFWL3缺失影响Zn、Cd、Mn从植株地下部向地上部、穗下部向穗中部以及稃壳向糙米的竞争性转运。OsFWL3影响水稻苗期Zn等金属离子的积累和转运
OsFWL3影响水稻灌浆期Zn等金属元素的积累和转运综上，OsFWL3影响水稻籽粒及植株中Zn等金属元素的积累和转运，对水稻植株生长发育和籽粒大小均起重要调控作用。
该研究获得海南省自然科学基金（322CXTD522）、三亚崖州湾科技城博士研究生科研创新基金（HSPHDSRF-2023-04-017）、苏州市农业科技创新项目（SNG2022063）的资助。
刘苡含, 牟青山, 贺响, 陈敏, 胡晋, 关亚静. OsFWL3调控水稻金属离子转运和积累的研究[J]. 中国农业科学, 2024, 57(21): 4161-4174.
LIU YiHan, MU QingShan, HE Xiang, CHEN Min, HU Jin, GUAN YaJing. Study on the Involvement of OsFWL3 in the Regulation of Metal Ion Transport and Accumulation in Rice[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(21): 4161-4174.
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《中国农业科学》是中华人民共和国农业农村部主管，中国农业科学院与中国农学会共同主办的以农业为核心的多学科综合性学术期刊。是中文核心、科技核心、CSCD Q1区期刊，是科协支持的卓越期刊。在多家第三方评价系统中，评价总分多年保持在农业综合类期刊中的首位。现为半月刊，设有“作物遗传育种•种质资源•分子遗传学；耕作栽培•生理生化•农业信息技术；植物保护；土壤肥料•节水灌溉•农业生态环境；园艺；食品科学与工程；畜牧•兽医”等栏目。欢迎投稿：http://www.chinaagrisci.com
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