镉（Cd）是南方农田常见的重金属污染物，易被水稻吸收并在籽粒中富集，对粮食安全和人类健康构成威胁。解析水稻镉胁迫响应的分子调控机制，降低水稻对镉的吸收与积累，是当前作物安全生产领域的重要科学问题。

近日，浙江大学海南研究院水稻等粮油作物创新团队武亮教授课题组在Cell子刊Cell Reports发表了题为“Pectin methylesterases regulated by WRKY76 mediate cadmium accumulation and tolerance via demethylesterifying pectin in rice”的研究论文，揭示了水稻WRKY76-PMEs调控模块介导Cd耐受和积累的分子机制，为培育低镉积累水稻品种提供了重要的理论依据和新靶点。

植物细胞壁不仅是维持细胞形态的重要结构，同时也是重金属离子进入细胞的第一道屏障。其中，果胶中的羧基能够像“海绵”一样吸附Cd²⁺等金属离子，而果胶甲酯酶（PME）通过调控果胶的去甲酯化程度，决定其金属结合能力。然而，PME在水稻Cd响应中的具体功能和调控网络尚不清楚。

武亮课题组经多年研究发现，WRKY76可以通过抑制PME11的转录，参与其对水稻Cd积累和Cd耐受过程的调控。敲除PME11后，水稻根部果胶去甲酯化水平下降，细胞壁结合Cd能力减弱，同时还伴随着根部Cd积累减少，并伴随着Cd耐受性增强。这表明WRKY76-PME11模块在水稻Cd积累与耐受中发挥了重要作用。

更值得关注的是，研究团队在开展DNA亲和纯化测序（DAP-Seq）时，意外发现WRKY76能够广泛结合17个PME家族基因启动子区域，占水稻PME家族成员总数的40%左右。这一结果提示，WRKY76可能并非调控单个PME基因，而是作为细胞壁果胶修饰的重要开关，在家族层面协调细胞壁修饰与Cd响应。进一步实验也证实，WRKY76能够同时调控多个PME基因的转录表达。该研究不仅揭示了细胞壁果胶修饰参与水稻Cd积累的新机制，也为解析植物重金属耐受网络提供了新的研究视角（图1）。

图1 WRKY76-PMEs调控模块通过细胞壁果胶修饰参与水稻Cd积累的工作模式图

浙江大学海南专项博士生张蓝天为论文第一作者，武亮教授为通讯作者，浙江大学海南研究院为第一单位。浙江大学已出站博士后谭景艾（现江西科技师范大学讲师）、浙江大学海南研究院硕士生巫欣烨和浙江大学博士后沈雨欣等参与了该研究。相关工作受到海南省自然科学基金创新研究团队项目、浙江省自然科学基金重点项目、三亚市科技创新专项、三亚崖州湾科技城海南专项博士研究生科研创新基金和国家重点研发计划等项目的资助。