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上海科学家找到关键基因 可阻断重金属在稻米中富集

2018-02-14 10:46 来源:文汇网 
2018-02-14 10:46:30来源:文汇网作者:责任编辑:战钊

  本报讯 (首席记者许琦敏) 一株水稻,既能吸走污染土壤中的重金属元素,又能贡献安全又香甜的大米。昨天,国际著名学术期刊《自然—通讯》在线发表上海植物学家的最新成果,这预示着“修复型”水稻的诞生已初露曙光。

  水稻是我国重要的粮食作物,因其独特的基因特征,它比玉米、大豆等其他作物更易吸收土壤中的重金属。“能否培育出一种水稻,可以将重金属污染物吸进叶子里,但稻米籽粒却不受影响?”中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所龚继明研究员,于2006年结束在美国加州大学圣迭戈分校的博士后研究工作回国时,就提出了培育“修复型”水稻的设想。经过十几年努力,他领导的课题组终于找到了一条可行之路。

  “我们在水稻里找到了一个关键基因 CAL1。”龚继明告诉记者,这种基因所产生的蛋白质,会专门寻找植物体内的镉离子,把它们包裹起来,并从活细胞中排出,“扔”进细胞质外空间。细胞质外空间中的镉要输送进稻米籽粒,需要通过由活细胞组成的韧皮部运输通道,镉元素被CAL1蛋白包裹后无法进入韧皮部,也就无法进入稻米中。这样,进入水稻的镉就被滞留在叶片中,不会增加米粒中的镉含量。

  植物叶片在蒸腾水分时,会对细胞质外空间产生抽油烟机一样的吸力。于是,这些被CAL1蛋白包裹的镉元素就被“吸”到了叶片里。“只需收割掉叶片,就能将水稻从土壤中吸附的金属镉带走,慢慢修复受污染的土壤。”龚继明说,CAL1在不同品种水稻中都存在,只是发挥的作用大小不同———CAL1表达强烈的水稻品种,抗镉毒害、叶片富集镉的本领就更大,“找到了这个基因,让科学家觉得培育‘修复型’植物来净化土壤是可行的。”

  在水稻体内,不同重金属元素的吸收运输受不同基因调控。龚继明计划在后续研究中逐一找到这些特定基因,让水稻一边产出安全香甜的大米,一边吸走土壤中的重金属污染物。由此,中低度污染的农田有望在不影响生产的前提下逐步得到治理,最终变成“绿色”的生产用地。

  “另外,在改造水稻时,还要注意不能影响铁、锌等有益健康的重金属微量元素在米粒中的积累。”龚继明说,目前研究组已经对CAL1申请了专利保护,“‘修复型’水稻的培育,还有很长的路要走,同时相关研究或许还能拓展到治疗人体重金属中毒的解毒药物开发上。”

[责任编辑:战钊]

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