遗传改良被认为是提高植物镉修复的重要手段。高羊茅是我国重要的草坪草。已有研究报道，高羊茅具有一定的耐镉性，可用于镉污染土壤的植物修复。然而，目前高羊茅遗传转化不够成熟，有关其耐镉研究主要关注于生理生化表型研究，缺乏高羊茅遗传改良提高其镉修复能力的研究。
中国科学院武汉植物园草坪草与牧草分子育种学科组在国际植物学期刊Journal of Hazardous Materials上，发表了“Overexpression of FaHSP17.8-CII improves cadmium accumulation and tolerance in tall fescue shoots by promoting chloroplast stability and photosynthetic electron transfer of PSII”的研究论文。该研究在高羊茅中超表达FaHSP17.8-CII基因，不仅增强了植株耐镉能力，而且极大提高了地上部镉的富集能力。此研究开启了遗传改良草坪草，提高重金属修复能力的新模式。FaHSP17.8-CII-OE遗传材料可在将来作为镉污染修复的优质种质材料。
该研究发现，在高羊茅中超表达FaHSP17.8-CII基因，极大缓解了镉对植株叶片和叶绿体结构，以及叶绿素的毒害作用，降低了ROS富集水平，增强了PSII活性。ROS富集水平下降以及PSII活性增强，直接导致了植株镉修复能力的改变。进一步研究表明，在高羊茅中超表达FaHSP17.8-CII基因，植株地上部鲜重增加了30-40%。FaHSP17.8-CII-OE遗传材料中，镉地下部向地上部转移因子（TF）增加了69%-85%，而其地上部镉富集能力增加了49-59%。
武汉植物园草坪草与牧草分子育种学科组的陈良研究员为本论文的通讯作者，胡涛副研究员为该论文的第一作者。该论文得到了国家自然科学基金和山东省重大科技专项的资助。
论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389421008967
图1. FaHSP17.8-CII-OE植株富集镉表型
图2. FaHSP17.8-CII-OE植株主要通过降低ROS水平和增强PSII活性，提高植株镉修复能力
