近日，我院张振华教授团队，在Journal of Hazardous Materials在线发表了题为“Natural variation in BjuB05.IRT1 is associated with cadmium accumulation in Brassica juncea”的研究论文。该研究发现，芥菜型油菜中BjuB05.IRT1的自然编码变异与Cd积累相关，并鉴定出稳定高积累和低积累种质BJ20，为Cd污染土壤植物提取和低Cd育种提供了新的候选基因与种质资源。

镉（Cd）是威胁农产品质量安全的重要污染物。植物修复因其环境友好、成本相对较低，是Cd污染农田安全利用的重要方向。芥菜型油菜（Brassica juncea）生物量大、Cd富集能力强，具有植物提取潜力，但其Cd积累自然变异的遗传基础仍不清楚。因此，挖掘调控Cd积累的关键基因和优异等位变异，对Cd污染农田植物修复与低Cd育种具有重要意义。

研究团队基于165份遗传多样性芥菜型油菜种质的多环境田间表型鉴定，发现BJ20为稳定高Cd积累基因型，BJ25为低积累基因型。两年、两点、两发育阶段验证显示，BJ20地上部Cd积累平均为111.21 μg plant⁻¹，显著高于BJ25的55.07 μg plant⁻¹；根部分别为27.86和8.57 μg plant⁻¹。但BJ20根–地上部转运系数（TF）低于BJ25（1.68 vs 2.30），表明其高地上部Cd积累并非由更强转运驱动，而可能源于根系吸收、根内滞留和生物量生产等多环节综合作用。

遗传机制上，群体重测序与结构校正关联分析在IRT1家族候选基因BjuB05.IRT1中鉴定到关键编码变异：第4个编码核苷酸A/G替换导致第2位氨基酸由Thr变为Ala，形成Hap1-Thr和Hap2-Ala。该单倍型与花期地上部Cd浓度显著相关（P=0.048），成熟期未达显著（P=0.155）；BJ20与BJ25花期地上部和根部BjuB05.IRT1表达无显著差异，提示表型差异更可能源于蛋白功能改变而非转录水平变化。

酵母Δycf1异源表达验证显示，表达BJ20型等位基因的酵母Cd积累达455.76±47.09 μg g⁻¹，约为BJ25型的9.5倍，并显著高于空载体，支持该等位基因增强Cd积累。研究认为，BJ20等高积累、较高生物量种质可作为Cd污染土壤植物提取候选资源，低积累种质和等位变异可用于低Cd作物育种；但BjuB05.IRT1仍属强候选基因，需转基因互补、基因编辑、蛋白定位和转运动力学等验证。实际应用还需考虑土壤pH、有效Cd、养分和种植密度等差异，直接测定可食部位Cd，并安全处置高Cd生物质部分。

总体而言，该研究为芥菜型油菜Cd积累自然变异的遗传解析提供了新的候选基因和种质资源，为Cd污染农田植物提取与低Cd育种提供了理论依据，为芥菜型油菜应用于镉污染农田的自然修复明确了应用场景。

 作者和基金项目

 湖南农业大学资源学院农业资源与环境专业博士研究生生何大卫为该文第一作者，我院张振华教授、罗劲松副教授为共同通讯作者。该研究得到国家重点研发计划课题（2022YFD1700103）、国家自然科学基金（32272811）、岳麓山实验室育种项目（YLS-2025-ZY04003）、国家现代农业产业技术体系（CARS-01-30）、湖南农业大学研究生科研创新项目（2024XKCB015）等资助。

（初审：杨勇，复审：谢桂先，终审：张振华）