镉是危害人类健康的重金属污染物，通过食物链富集对粮食安全构成重大威胁。解析植物镉积累机制有助于低镉作物的开发与应用。李小方研究员团队发现具有广谱调控作用的转录因子GTL1可直接调控镉积累，为培育低镉作物提供了全新的策略。相关成果以“Regulation of cadmium accumulation in plants by the transcription factor GTL1： Potential for minimizing grain cadmium”为题，发表于环境工程领域知名期刊《Journal of Hazardous Materials》。
研究发现，GTL1在植物体内扮演着抑制者的角色，其功能是转录抑制下游基因HIPP6的表达，而HIPP6有助于将镉“锁”在植物根部，防止其向籽粒转移。基于这一发现，研究团队进一步利用CRISPR基因编辑技术敲除了水稻中的GTL1基因，发现其成熟籽粒中的镉含量降幅最高可达60.6%，叶片降幅最高可达80.3%。更为关键的是，该编辑并未对水稻磷、铁等必需营养元素的吸收造成负面影响，确保了作物的营养价值和农艺性状不受影响。这项研究不仅揭示了一个新型的GTL1-HIPP6调控模块，同时提供了一个高效、安全的生物技术方案。
研究得到了国家自然科学基金(U21A2024、32250015和31700228)和华北作物改良与调控国家重点实验室(24466301D)的资助。已毕业的博士研究生陈怡君为论文第一作者，李小方研究员与郑鑫副研究员为共同通讯作者。河北农业大学李君教授对论文提出了重要修改意见。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.140302
