葫芦科植物的污染之谜
葫芦科植物，包括南瓜、甜瓜、黄瓜和西葫芦，以其果实中富集高浓度污染物而闻名。神户大学农业科学家乾秀之（INUI Hideyuki）解释说：“这些污染物不易降解，因此对食用其果实的人群构成健康风险。有趣的是，其他植物并不会这样，所以我开始对为什么这种现象专门发生在这一科植物中产生了兴趣。”
乾秀之及其团队的早期研究表明，葫芦科植物含有一种能与污染物结合的蛋白质，使其能够在植物组织中移动。在最近的一项研究中，科学家们发现，这些蛋白质的形状及其与污染物结合的强度，决定了有多少污染物最终会进入植物的地上部分。
“然而，这些蛋白质也存在于许多其他植物中，甚至在葫芦科植物中，不同品种积累污染物的倾向性也不同。我们随后注意到，在高积累品种中，汁液里的蛋白质浓度更高，”乾秀之说。这促使团队开始研究这些蛋白质是如何被分泌到植物汁液中的。
微小的分子标签起关键作用
神户大学团队在发表于《植物生理学与生物化学》的新论文中报告称，来自高积累植物的蛋白质变体被释放到汁液中，而其他版本则留在细胞内。他们发现，蛋白质氨基酸序列中的一个微小变异充当了“标签”，指示细胞是保留该蛋白质还是将其运送出去。
为了验证这一点，研究人员将高积累蛋白引入了无亲缘关系的烟草植株中。经过改造的烟草植株也将该蛋白输出到了汁液中，从而证实了这一机制。“只有分泌出的蛋白质才能在植物体内迁移并被运输到地上部分。因此，这似乎是低污染品种和高污染品种之间的决定性差异，”乾秀之解释道。
了解污染物如何在食用作物中积累，有助于实现更安全的农业种植。乾秀之说：“通过控制污染物转运蛋白的行为——无论是通过基因修饰改变其污染物结合能力，还是改变其向植物汁液的分泌——我们相信有可能培育出在可食用部位不积累有害化学物质的安全作物。”
利用植物净化受污染土地
乾秀之的愿景超越了食品安全。“我开展这项研究是因为我在寻找能够有效检测和降解污染物的植物。因此，我还设想利用这项工作获得的知识，培育出能更有效吸收土壤污染物的植物。这可以转化为一种净化受污染土壤的技术，”他说。
这项工作得到了日本学术振兴会（资助编号 23241028）和村尾育英会的支持。