小麦是世界上重要的粮食作物之一，提供大多数人类的食物。目前小麦生长所必需微量元素（锌/锰，Zn/Mn）的缺乏、有毒重金属（镉，Cd）的累积已成为粮食品质安全潜在的威胁。有毒重金属污染影响作物生长发育，并且通过食物链间接威胁人类健康。因此，我们的研究目的是通过检测Cd对作物的毒性影响和分子机制分析，并利用遗传育种技术提高作物中微量元素的含量，及减少有毒金属的累积。

　　细胞数目调节蛋白（Cell number regulator, CNR）主要参与细胞数目和果实大小方面的调控，而植物镉抗性蛋白（Plant cadmium resistance, PCR）的作用是与重金属的转运有关。CNR和PCR具有较高的序列相似性且同属一个家族。因此，CNR也可能参与重金属转运和累积。

　　中国科学院大学博士生导师，生命科学学院柴团耀课题组以乌拉尔图小麦（Triticum urartu, 二倍体）为材料，通过生理指标、形态观察以及转录组测序等技术分析Cd毒害作用对小麦的影响；并以中国春小麦（Triticum aestivum, 六倍体）作为研究材料，分离获得TaCNR5基因。实时荧光定量PCR显示TaCNR5受Zn和Mn的诱导表达量增加。转TaCNR5基因拟南芥和水稻增强对Zn和Mn的胁迫耐受性，并促进Zn和Mn由地下到地上部的转运。与野生型水稻相比，转基因水稻籽粒锌、锰含量较高。相关的研究证明小麦CNR作为重金属转运蛋白，可以通过遗传改良的方法在作物微量元素强化中发挥重要作用。

　　相关论文分别在Journal of Agricultural and Food Chemistry和Journal of Hazardous Materials杂志上发表（DOI: 10.1021/acs.jafc.9b04210; 10.1016/j.jhazmat.2019.04.018）。柴团耀课题组博士后乔坤为论文的第一作者，柴团耀教授为论文的通讯作者。该研究得到国家自然科学基金委等项目的资助。

TaCNR5提高水稻植株的抗逆性及籽粒中微量元素的含量

Cd毒性对二倍体小麦（乌拉尔图）的影响及Cd响应的分子机制