近日，我院申创博士（第一作者）与黄樱英博士（通讯作者）在《Journal of Agriculture and Food Chemistry》（中科院一区）发表题为《Effect of Exogenous STTM397 and miRNA397 on Cadmium Uptake and Accumulation in Water Spinach (Ipomoea aquatica)》的研究论文。

蕹菜作为中国南方主要叶用蔬菜，具有较强的镉富集倾向，在轻度镉污染土壤中生长时，其地上部镉含量易超过0.2 mg/kg的国家食品安全限值。植物体内60–80%的镉可被细胞壁中的木质素螯合，从而减轻对细胞质膜的氧化损伤，并抑制镉向地上部的转运。木质素的合成受漆酶调控，而miRNA397能够靶向调节漆酶表达，进而影响木质素沉积。传统转基因育种技术存在效率低、突变风险高和田间适用性差等局限，外源RNA递送技术则为农产品重金属污染防控提供了安全、可持续的新途径。

研究团队通过水培方式向蕹菜营养液中添加20 μM的合成双链RNA（包括miRNA397及其短串联靶标模拟物STTM397）。利用Cy3荧光标记示踪技术，证实外源dsRNA可被根系表皮细胞高效吸收，并经木质部运输至地上部。结合电镜观察、基因表达分析、木质素定量及镉荧光定位等方法，系统评估了外源dsRNA对植株生长、镉积累与氧化应激的调控效应。结果表明，外源miRNA397通过抑制LAC3/LAC12表达削弱木质化作用，增强镉的迁移性；而外源STTM397则通过提升根细胞壁屏障与凯氏带完整性，将镉有效固持于根表，降低其向芽部的积累。外源dsRNA在植株内具备一定的瞬时稳定性，并可精准调控miRNA397-漆酶分子模块，体现出良好的生物安全性与作用有效性（图1）。

图1. 外源性STTM397 和 miRNA397 对蕹菜根系镉固定和转运的调控机制

该研究首次将外源dsRNA技术应用于重金属污染防控，通过调控miRNA397-漆酶-木质素通路实现镉积累的精准管理。该方法无需转基因操作，具有环境友好、靶向性强等优势，为叶菜类蔬菜的安全生产提供了新策略。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.5c08812