南瓜和西葫芦等葫芦科植物之所以能大量吸收和积累污染物，是源于其体内一种微小蛋白质结构的差异。这一发现不仅有助于培育更安全、更可持续的农作物，还为未来利用植物修复受污染土壤提供了新思路。
葫芦科植物（包括南瓜、西葫芦、黄瓜和甜瓜等）有一种特殊能力——能从土壤中吸收并将污染物储存在可食用部分。神户大学农业学家乾英之（Hideyuki Inui）指出，“这些污染物不易降解，因而对食用者构成健康风险；而其他许多作物并不存在类似问题，这正激发了我们探究其根源的兴趣。”
此前研究团队发现，这些葫芦科植物具有一类能与特定污染物结合的蛋白质。该蛋白质会帮助污染物在植物体内运输。今年早些时候，研究人员已确认蛋白质的结构形态和其对污染物的结合强度，决定了污染物能否积累在地上部位。不过，他们还注意到，葫芦科不同品种之间积累污染物的能力也存在差异，而高积累品种的植物液中含有蛋白质的浓度明显更高。
最新发表的论文揭示，葫芦科高积累品种的蛋白质变体能够直接释放到植物液体中，而其他品种的蛋白质则留在细胞内部。研究人员发现，蛋白质中极细微的氨基酸序列变化就像“信号标签”，决定其被细胞保留还是释放出去。通过将高积累蛋白变体注入烟草植物，实验中烟草也表现出了类似的蛋白质分泌特性。“只有被分泌出的蛋白才能在体内迁移至地上部分，这也是高低积累品种的本质区别。”乾英之解释。
掌握污染物在植物体内移动机制后，科学家有望通过调控相关蛋白质，培育出不易积累有害物质的安全品种，或者运用基因改造改变蛋白质的行为，提高其净化能力。此外，这一成果也为环境治理带来希望。乾英之表示，团队研究初衷之一就是利用某些植物有效检测并分解有毒物，“未来可以培育更高效吸收土壤污染物的植物，从而发展土壤修复新技术。”
该研究已在《植物生理与生物化学》期刊发表，项目得到了日本学术振兴会和村尾教育基金会支持。
编译自/ScitechDaily