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上海科學家找到關鍵基因 可阻斷重金屬在稻米中富集

2018-2-14 04:03:04 來源:文匯報  作者:許琦敏  選稿:王浩也

原標題:上海科學家找到關鍵基因,可阻斷重金屬在稻米中富集 “修復型”水稻吸走污染“綠”農田

  一株水稻,既能吸走污染土壤中的重金屬元素,又能貢獻安全又香甜的大米。昨天,國際著名學術期刊《自然—通訊》線上發表上海植物學家的最新成果,這預示著“修復型”水稻的誕生已初露曙光。

  水稻是我國重要的糧食作物,因其獨特的基因特徵,它比玉米、大豆等其他作物更易吸收土壤中的重金屬。“能否培育出一種水稻,可以將重金屬污染物吸進葉子裏,但稻米籽粒卻不受影響?”中國科學院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所龔繼明研究員,于2006年結束在美國加州大學聖迭戈分校的博士後研究工作回國時,就提出了培育“修復型”水稻的設想。經過十幾年努力,他領導的課題組終於找到了一條可行之路。

  “我們在水稻裏找到了一個關鍵基因CAL1。”龔繼明告訴記者,這種基因所産生的蛋白質,會專門尋找植物體內的鎘離子,把它們包裹起來,並從活細胞中排出,“扔”進細胞質外空間。細胞質外空間中的鎘要輸送進稻米籽粒,需要通過由活細胞組成的韌皮部運輸通道,鎘元素被CAL1蛋白包裹後無法進入韌皮部,也就無法進入稻米中。這樣,進入水稻的鎘就被滯留在葉片中,不會增加米粒中的鎘含量。

  植物葉片在蒸騰水分時,會對細胞質外空間産生抽油煙機一樣的吸力。於是,這些被CAL1蛋白包裹的鎘元素就被“吸”到了葉片裏。“只需收割掉葉片,就能將水稻從土壤中吸附的金屬鎘帶走,慢慢修復受污染的土壤。”龔繼明説,CAL1在不同品種水稻中都存在,只是發揮的作用大小不同———CAL1表達強烈的水稻品種,抗鎘毒害、葉片富集鎘的本領就更大,“找到了這個基因,讓科學家覺得培育‘修復型’植物來凈化土壤是可行的。”

  在水稻體內,不同重金屬元素的吸收運輸受不同基因調控。龔繼明計劃在後續研究中逐一找到這些特定基因,讓水稻一邊産出安全香甜的大米,一邊吸走土壤中的重金屬污染物。由此,中低度污染的農田有望在不影響生産的前提下逐步得到治理,最終變成“綠色”的生産用地。

  “另外,在改造水稻時,還要注意不能影響鐵、鋅等有益健康的重金屬微量元素在米粒中的積累。”龔繼明説,目前研究組已經對CAL1申請了專利保護,“‘修復型’水稻的培育,還有很長的路要走,同時相關研究或許還能拓展到治療人體重金屬中毒的解毒藥物開發上。”

 

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