云南科研成果登《科学报告》揭紫根水葫芦净水奥秘

云南省生态农业研究所率先开展的紫根水葫芦净化水体研究再结硕果：该所合作团队首次在完全没有参考基因组的情况下，对紫根水葫芦根系共生体系净水功能的实际作用者进行了鉴定，并找到了关键基因。从分子学层面上揭示紫根水葫芦净水机制的研究论文《直接从头宏转录组学鉴定紫根水葫芦根和真菌（根际效应）共生系统中的差异表达基因》，于10月16日在世界重要学术杂志——自然出版集团旗下的《科学报告》（Scientific Reports）在线刊登，并在近日入选全国统编教材《基因工程原理与技术》。

紫根水葫芦由云南省生态农业研究所所长那中元培育，其根长可达70厘米—1.2米，比普通水葫芦的根多出三四倍，具有吸附降解蓝藻和富营养物，以及吸附镉、铅、砷等重金属的能力。在滇池蓝藻污染区域进行的试验表明，紫根水葫芦能将劣五类地表水变成二类水，不仅鱼虾可生存，还达到了中国饮用水源地标准。在国家“863”计划支持下，近年来紫根水葫芦被应用在云南滇池、江苏太湖、北京温榆河等藻型富营养水体的治理中，在治理范围内使藻退水清，重金属被吸附，引起了世界环境科学界关注。但由于紫根水葫芦的基因组没有测定过，且紫根水葫芦属于典型的菌根植物，其根系中共生有数百种真菌，而这些真菌绝大部分也没有测定过基因组，这导致其净水机制一直难以深入研究。

在没有参考基因组的情况下，该所合作团队暨南大学张弓教授、王莹教授课题组开创利用宏转录组测序数据直接研究基因功能先河，首次采用新策略对紫根水葫芦根系共生体系净水功能的作用机制和功能基因开展研究。研究揭示了紫根水葫芦净水的奥秘：行使重金属吸附功能的基因来自于共生真菌，紫根水葫芦与普通水葫芦的差异基因主要表现的功能为根系形态变巨大，提供给共生真菌更大的表面积生长。紫根水葫芦根系上的重金属代谢相关基因Fusarium（镰刀菌）的表达量是普通水葫芦的3600多倍，这是紫根水葫芦能净水的关键所在。

这一从分子水平上阐明紫根水葫芦净水机理的研究突破，为在更大范围内推广使用紫根水葫芦净化水体，发挥其治理蓝藻及生态修复功能奠定了重要的科学理论基础。

记者 陈云芬