イネ（オリザサティバ）重金属ATPase 2（OSHMA2）の変異は、亜鉛とカドミウムの転座を制限します

重金属による広範な土壌汚染は、植物育種者が重金属を蓄積しない新しい作物を開発する必要性を促進しました。植物の原形質膜に重金属を輸送する金属輸送膜貫通タンパク質は、これらの新しい作物を開発するための重要な標的です。Oryza sativaヘビーメタルATPase 3（OSHMA3）は、イネのカドミウム（CD）の蓄積を制限するための有用な遺伝子であることが知られています。OSHMA2はOSHMA3の密接なホモログですが、OSHMA2の機能は不明です。OSHMA2の機能に関する洞察を得るために、3つのTOS17挿入変異体を分析しました。亜鉛（Zn）とCDの転座比は、野生型よりもすべての変異体で明らかに低かったため、OSHMA2は根からシュートまでのZnおよびCDの主要なトランスポーターであることを示唆しています。OSHMA2タンパク質構造の各対立遺伝子を比較し、CD転座比を測定することにより、C末端領域をシュートへのCD転座に不可欠であると特定しました。2つの対立遺伝子は、穀物にCDが含まれていないが、Znが含まれており、正常に成長する米を含む米を繁殖するための優れた材料として特定されました。

Widespread soil contamination with heavy metals has fostered the need for plant breeders to develop new crops that do not accumulate heavy metals. Metal-transporting transmembrane proteins that transport heavy metals across the plant plasma membrane are key targets for developing these new crops. Oryza sativa heavy metal ATPase 3 (OsHMA3) is known to be a useful gene for limiting cadmium (Cd) accumulation in rice. OsHMA2 is a close homolog of OsHMA3, but the function of OsHMA2 is unknown. To gain insight into the function of OsHMA2, we analyzed three Tos17 insertion mutants. The translocation ratios of zinc (Zn) and Cd were clearly lower in all mutants than in the wild type, suggesting that OsHMA2 is a major transporter of Zn and Cd from roots to shoots. By comparing each allele in the OsHMA2 protein structure and measuring the Cd translocation ratio, we identified the C-terminal region as essential for Cd translocation into shoots. Two alleles were identified as good material for breeding rice that does not contain Cd in the grain but does contain some Zn, and that grows normally.