近日，华中农业大学微量元素研究中心丁广大课题组在Journal of Hazardous Materials上发表题为Transcription factor AtNAC002 positively regulates Cu toxicity tolerance in Arabidopsis thaliana的研究论文，该研究揭示了AtNAC002基因在增强拟南芥抵抗铜毒性方面的重要作用。
铜是植物必需的微量元素，但过量积累会导致铜毒，对植物的生长和发育产生负面影响。近年来随着现代农业生产中农药和化肥的广泛使用，土壤中的重金属积累问题日益严重，铜（Cu）污染是其中之一。过量的铜不仅威胁环境安全，还严重影响作物的生长和产量。该研究聚焦于拟南芥AtNAC002基因，探讨了其在铜毒性环境下的作用及调控机制。
研究团队通过遗传学、分子生物学和生物化学等多种手段，深入研究了AtNAC002在铜胁迫下的功能及其作用机制。在铜胁迫条件下，AtNAC002的表达量显著上调，这表明AtNAC002可能参与了铜毒胁迫的响应过程。研究人员通过分析atnac002突变体的表型发现，AtNAC002的突变导致植物对铜过量的敏感性增加，突变体中积累了更多的铜离子，并且抗氧化酶活性降低，黄酮类化合物含量减少。这些结果表明，AtNAC002是植物铜毒耐受性的正调控因子，其功能缺失会导致植物对铜毒害的敏感性增加。
随后，研究团队对AtNAC002的作用机制进行了深入的分析。结果显示，AtNAC002调控的下游基因涉及多个生物过程，包括响应含氧化合物、化学刺激、血红素结合、铁离子结合以及有机物质和氮化合物代谢等。其中，与黄酮类化合物生物合成相关的基因受到了AtNAC002的显著调控。黄酮类化合物作为重要的次生代谢产物，具有抗氧化和重金属螯合能力，有助于减轻铜毒害引起的氧化应激。研究表明在铜毒胁迫下，AtNAC002能够诱导一些参与铜解毒、抗氧化防御和黄酮类化合物生物合成的基因表达，从而降低铜在植物体内的积累，减轻铜对植物的毒性。
该研究的成果不仅揭示了AtNAC002基因在植物铜耐受性中的关键作用，还为重金属污染土壤的生态修复和作物高产抗逆品种的培育提供了理论依据和基因资源。
AtNAC002调控植物耐铜毒可能的工作机制
华中农业大学微量元素研究中心博士研究生张雯为第一作者，丁广大教授为通讯作者。广东省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所王旭研究员、澳大利亚La Trobe University Surya Kant副教授、华中农业大学微量元素研究中心王思丹、蔡红梅副教授、王创教授、石磊教授、汪社亮副教授和徐芳森教授也参与了相关工作。该研究得到农业生物育种国家科技重大专项（2023ZD04072）和农业农村部农产品质量安全检测与评价重点实验室开放课题（NK202201）的资助。
