近期，海南大学热带作物学院与中国热带农业科学院橡胶研究所联合培养2020级研究生杨宗明同学和中国热科院生物技术研究所赵平娟副研究员为共同第一作者，海南大学热带作物学院刘子凡教授和中国热科院橡胶研究所安锋研究员为共同通讯作者，先后在Cells(IF:7.666)和International Journal of Molecular Science(IF:6.210)上发表了题为“Cloning, expression analysis and functional characterization of candidate oxalate transporter genes ofHbOT1andHbOT2from rubber tree (Hevea brasiliensis).”和“An oxalate transporter gene,AtOT, enhances aluminum tolerance inArabidopsis thalianaby regulating oxalate efflux.”的研究论文，首次对橡胶树和拟南芥中的草酸转运体基因进行功能鉴定，并揭示它们在植物解铝中可能发挥重要作用。

在全球土壤酸化的背景下，铝毒已经成为作物生产和森林经营中不得不面对的环境问题。然而，对于铝对橡胶树生长和产量影响的研究基本处于空白。研究团队前期通过大量研究表明，土壤酸化导致的铝毒对橡胶树生长和产胶具有一定影响，但橡胶树是一种非常耐铝的植物。为了探讨橡胶树耐铝毒的机制，研究团队通过对铝处理下橡胶树根系转录组和代谢组分析表明，与其它植物如芋头、荞麦和菠菜等一样，根系调控草酸外排是橡胶树解铝的重要机制。但植物体中的草酸转运体基因至今尚未被克隆、鉴定。为此，研究团队基于一种已鉴定的木霉褐腐真菌草酸转运体FpOAR（Fomitopsis palustrisoxalic acid resistance），通过BLASTP结合生物信息学预测分析，从橡胶树基因组数据库和拟南芥基因组数据库中分别筛选出两个和一个高度同源的核苷酸序列HbOT1、HbOT2和AtOT，并对它们进行了克隆、进化树分析、亚细胞定位、表达分析以及功能鉴定。结果表明，HbOT1、HbOT2和AtOT均为具有多个跨膜结构域的质膜定位型疏水性SNARE蛋白，符合转运蛋白的基本特性；在进化关系上，HbOT1、HbOT2和AtOT与已鉴定的几种质膜定位型植物SNARE蛋白的遗传距离较远，被聚类为新的SNARE_assoc亚族；且HbOT1、HbOT2和AtOT基因均响应铝胁迫上调表达，具有耐铝基因的表达特征。转化酵母突变体研究发现，HbOT1、HbOT2和AtOT能够增强酵母细胞的抗草酸活性和耐铝性；通过测定菌体内外草酸含量及胞内和质膜氧化还原指标揭示了HbOT1、HbOT2和AtOT外排草酸解除铝毒的机制；拟南芥突变体试验进一步验证了上述结果。研究还提取酵母膜囊泡进行体外[¹³C]草酸转运实验，证明HbOT1、HbOT2和AtOT能够诱导膜囊泡吸收草酸。综上所述，该研究从分子水平上揭示了橡胶树HbOT1、HbOT2基因和拟南芥AtOT基因通过调控草酸的转运和外排参与植物解铝的外部排斥机制，对于深入了解植物耐铝的机制和选育作物耐铝品种具有一定的指导作用。

（图为转HbOT1、HbOT2和AtOT酵母的抗草酸活性和耐铝性鉴定）

（图为HbOT1、HbOT2和AtOT调控草酸转运和外排的工作模型）

本研究得到海南省自然科学基金（No. 2019RC326）、国家自然科学基金（No.31670633）和国家天然橡胶产业技术体系（CARS33）的资助。

原文链接：

https://doi.org/10.3390/cells11233793

https://doi.org/10.3390/ijms24054516