科学家研发转基因无镉大米

大米消费量占人体镉总摄入量的近一半。现在，科学家们发现，在博卡利水稻品种中，镉转运基因的重复可以减少镉在嫩枝和籽粒中的积累。他们将这一特性引入另一个水稻品种，发现镉积累减少，但对产量和品质没有影响，这为培育低镉积累水稻品种提供了一个有用的目标。

　　

   

   

大米是世界上近一半人口的主食。然而，它从土壤中积累的镉比大麦和小麦等其他谷物更多。报告估计，我们摄入的有毒重金属镉有40-65%来自大米。食用受镉污染的大米会对人类健康造成严重威胁。此前，人们已经努力通过进口干净的土壤、水管理以及将受污染的土壤与生物炭和石灰混合等方法来减少大米中的镉含量。然而，这些方法既耗时又昂贵。为了解决这个问题，科学家们开始通过杂交育种来培育镉含量较低的水稻。

“长期以来，我们一直致力于水稻和大麦镉积累机制的研究，发现了几个参与镉积累的关键基因，”日本冈山大学植物科学与资源研究所的Jian Feng Ma教授说。最近，他们在Nature子刊《Nature Food》详述在这一过程中起作用的遗传机制。该论文于2022年8月18日(日本时间2022年8月19日)在线发表。

在检查了132份水稻材料后，研究小组成员发现，OsNramp5基因，当串联复制时，减少了Pokkali（印度喀拉拉邦种植了3000年的一种水稻）中镉的积累。根据以前的报道，OsNramp5编码水稻中的镉和锰转运蛋白。同一个基因在串联复制时，会增加根细胞对这两种矿物质的吸收。因此，锰与细胞中的镉竞争，以转移到芽中，从而减少镉在这些部位的积累。

科学家们发现，在132份水稻种质资源中，串联复制的OsNramp5自然只在Pokkali发现，它可以生长在含盐的沿海土壤中。

研究人员还指出，空间表达水平OsNramp5 Pokkali的根总比越光大米的根高2倍左右。

由于Pokkali在其嫩枝中储存了极低的镉，科学家们使OsNramp5复制基因渐渗(一种跨物种遗传信息转移的术语)越光米Koshihikari，越光米是一种在日本很受欢迎但镉含量相对较高的水稻品种。研究小组发现，具有重复基因的越光品种积累的镉量明显较低，而不影响籽粒品质和产量。

在谈到低镉积累水稻品种的好处时，Ma教授解释道:“镉是一种有毒的重金属，通过食物链威胁我们的健康。本研究为培育低镉积累水稻品种提供了有益的材料，为生产安全健康的食品提供了依据。希望该基因能在低镉水稻品种选育中得到广泛应用。这将保护我们免受镉中毒”。

Jian Feng Ma博士，植物营养领域的国际著名专家，（日本）冈山大学资源植物科学研究所教授；中国科学院南京土壤所“人才项目专家”教授；Functional Plant Biology副主编；Plant and Soil领域编辑。马教授长期从事植物适应营养逆境的机理研究，在植物矿质元素转运研究方面有突出贡献，研究处于国际领先地位。马教授目前已在Nature，Nature Communications，PNAS，Plant Cell，Plant J等学术刊物上发表论文超过170篇。获得多项奖项或荣誉，主要有：JSPS Prizes（2005日本学术振兴会奖）、Japan Academy Medals（2006日本学士院学术奖励奖）、Awards of Japanese Society of Soil Science and Plant Nutrition（2007日本土壤与植物营养学会奖）、Kihara Award（2012木原奖），Sanyoshinbun Award（2014），等。

Duplication of a manganese/cadmium transporter gene reduces cadmium accumulation in rice grain