Heavy metal contamination in soil is a global concern due to its harmful effect to all living organisms. Phytoremediation is an emerging cost- effective technology, which utilizes different types of hyperaccumulator plants for the removal of heavy metal pollutants. Crop plants have been suggested as a good candidate for recultivation of agricultural soil in phytoremediation process, however the molecular mechanisms responsible for the crop tolerance to heavy metals is still unknown. Metal-tolerance proteins (MTPs) are divalent cation transporters that play critical roles in metal tolerance and ion homeostasis in plants. The current study identified 12 HvMTPs in the barley (Hordeum vulgare, Hv) genome; the majority of MTPs were hydrophobic proteins found in the vacuolar membrane. Gene expression profiling suggests that HvMTPs play an active role in maintaining barley nutrient homeostasis throughout its life cycle. The expression of barley HvMTP genes in the presence of heavy metals revealed that these MTPs were induced by at least one metal ion, implying their involvement in metal tolerance.
Zanieczyszczenie gleby metalami ciężkimi stanowi globalny problem zagrażający organizmom żywym. Jedną ze strategii rekultywacji gleby jest fitoremediacja polegająca na wykorzystywaniu roślinnych hiperakumulatorów wykazujących zdolność pobierania z gleby i akumulowania w tkankach znacznych ilości metali ciężkich. Wśród kandydatów do powszechnego wykorzystywania w fitoremediacji gleb wymienia się zboża, nadal jednak brakuje pełnego zrozumienia mechanizmów molekularnych leżących u podstaw tolerancji tych roślin na wysokie stężenia metali ciężkich. Białka tolerancji na metale, MTP (ang. metal tolerance proteins), są obecnymi w błonach komórek roślinnych transporterami kationów dwuwartościowych, kluczowymi dla utrzymania homeostazy i tolerancji roślin na metale ciężkie. Analizy zsekwencjonowanego genomu jęczmienia pozwoliły na pierwszą dotąd identyfikację 12 genów HvMTP o zróżnicowanej strukturze, które kodują białka różniące się między sobą masą cząsteczkową, obecnością konserwowanych domen oraz prawdopodobną lokalizacją wewnątrzkomórkową. Indukcja ekspresji genów HvMTP w odpowiedzi na stres metali ciężkich oraz inne stresy abiotyczne sugeruje istotną rolę tych genów w odpowiedzi roślin jęczmienia na niekorzystne warunki środowiska.