南瓜、西葫芦等葫芦科植物，在从土壤中吸收水分与养分的同时，也会被动吸收环境中的持久性有机污染物（如狄氏剂、二噁英），并将其储存在可食用的果实中——这一特性使它们成为食品安全关注焦点，却也让它们成为潜在的“环境清洁工”。 日本神户大学Hideyuki Inui团队在 Plant Physiology and Biochemistry 发表的研究，揭示了这一特性的分子机制：主要乳胶蛋白（MLP） 的氨基酸序列中存在一个微小差异（信号标签），决定蛋白是被分泌到植物汁液中（从而将污染物运输至地上部分），还是滞留在细胞内（限制污染转移）。在高富集品种中，特定MLP变体被分泌进入汁液；在低富集品种或非葫芦科植物中，同源蛋白则留在细胞内。通过将高富集品种的MLP基因导入烟草，研究者成功使烟草也获得了将污染物向地上部分转运的能力。这一发现为培育“低吸收”安全蔬菜或设计“超积累”修复植物提供了精准分子工具。
葫芦科作物的“双刃剑”特性
南瓜、西葫芦、黄瓜、甜瓜等葫芦科作物，对土壤中疏水性有机污染物（如狄氏剂、二噁英、多氯联苯）具有异常的吸收与转运能力。这些污染物不易降解，会在果实中积累，经食物链传递威胁人体健康。然而，这一特性也使它们成为植物修复（phytoremediation） 的理想候选——即利用植物从污染土壤中提取、降解或固定污染物。
但为何葫芦科植物对污染物“情有独钟”？答案在于其汁液中一组被称为主要乳胶蛋白（Major Latex-like Proteins, MLP） 的蛋白质。
分子机制：MLP的“分泌”与“滞留”
1. MLP结合污染物
研究者此前发现，葫芦科植物汁液中的MLP能够与疏水性污染物结合，使其在植物体内移动。
2. 分泌信号决定命运
在最新研究中，团队比较了高富集与低富集葫芦科品种的MLP基因序列，发现：
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高富集品种的MLP蛋白在N端有一段特殊的氨基酸信号序列，引导其分泌至细胞外（进入汁液）；
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低富集品种或非葫芦科植物（如烟草）的同源蛋白缺乏这一信号，因此滞留在细胞内。
3. 功能验证：烟草转化实验
为了证明分泌与滞留的决定性作用，研究者将高富集品种的MLP基因导入烟草（一种通常不积累污染物的植物）。结果显示，转基因烟草的汁液中检测到了MLP蛋白，并获得了向地上部分转运污染物的能力——这一实验直接证实：MLP的分泌行为是污染物向果实转运的关键开关。
“只有分泌到汁液中的蛋白质才能在植物体内迁移，并被运输到地上部分，”通讯作者Hideyuki Inui解释道，“因此，这似乎是低污染与高污染品种之间的决定因素。”
应用前景：从“安全蔬菜”到“土壤清洁工”
1. 培育“低吸收”蔬菜
通过基因编辑或分子标记辅助育种，可筛选或改造出MLP分泌能力减弱/缺失的葫芦科品种，使污染物滞留在根部或细胞内，从而减少果实中的有害物质积累，提升食品安全。
2. 设计“超积累”修复植物
反向策略：增强MLP的分泌表达，可提高植物对土壤污染物的提取效率。收获后焚烧或化学处理污染植株，即可将污染物从土壤中移除。该策略特别适用于中度污染的农田或工业场地修复。
3. 跨物种应用
烟草转化实验的成功表明，MLP机制具有跨物种可移植性，未来可将此“污染转运模块”导入生物量大、生长快的非食用植物（如杨树、柳枝稷），实现高效、低成本的植物修复。
环境与健康意义
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食品安全：理解污染物在可食部分的积累机制，可指导栽培品种选择（如优先种植低富集品种）；
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土壤修复：利用植物提取污染物，是绿色、低成本的物理/化学替代方案，尤其适合大面积、低浓度污染；
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气候变化适应：在土壤污染与耕地退化的双重压力下，开发兼具修复功能与安全性的作物至关重要。
未来方向
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解析MLP分泌信号的具体分子通路（如是否依赖内质网-高尔基体分泌途径）；
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筛选或设计对特定污染物（如重金属、农药）具有高亲和力的MLP变体；
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开展田间试验，评估转基因修复植物的生态安全性（如是否影响非靶标生物、污染物是否通过凋落物再进入环境）。
参考信息
Reference: “Extracellular secretion of major latex-like proteins related to the accumulation of the hydrophobic pollutants dieldrin and dioxins in Cucurbita pepo” by Minami Yoshida, Mizuki Suwa, Daito Eto, Aya Iwabuchi, Ryouhei Yoshihara, Kenichi Ikeda and Hideyuki Inui, 9 October 2025, Plant Physiology and Biochemistry.
DOI: 10.1016/j.plaphy.2025.110612