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中国科学家发现水稻控“毒”新机制 有助防控“镉大米”

时间:2018-02-14 08:33:59  来源:中国新闻网  作者: 郑莹莹

  中国焦点在线北京时间2月13日,Nature Communications杂志在线发表了中科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组的题为“防御素类似蛋白驱动的水稻镉外排和分配”的研究论文。据悉,科学家新发现的这种控制水稻重金属镉积累的机制,有助防控镉含量超标的“毒大米”。

  水稻是中国重要的粮食作物。但据初步估计,中国耕地面积的20%以上受到镉、砷、铅等重金属污染,其每年造成的粮食减产和污染分别达到千万吨以上,类似有毒“镉大米”的事件不断发生。

  龚继明研究组与兄弟单位联合,搜集了中国的代表性水稻品种并进行了大规模的筛选。通过10年的接力,研究组的黄婧博士和罗劲松博士最终克隆到了镉积累的关键调控基因CAL1,而且发现了一种很有意思的机制:CAL1是一个分子量不大的植物蛋白,它在细胞内合成后,与镉进行“特异结合”,并将镉排除出细胞外,从而有效降低细胞内镉的积累。

  龚继明研究员表示,CAL1基因这样的一种工作方式,使得科学家们可以定向改造作物,让水稻的稻草中积累更多的重金属镉,却不增加稻米中镉的含量,“使得我们有可能在中国面积广大的中低度污染农田里安全生产农作物,同时还能逐步对这些农田进行修复,让这些农田在不影响生产的前提下,逐步得到治理,最终变成清洁的生产用地。”

  据悉,此论文是龚继明研究团队“修复型水稻的遗传基础”的系列论文之一,中科院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所罗劲松博士、黄婧博士和中国水稻研究所曾大力研究员为论文共同第一作者,龚继明研究员和钱前研究员为共同通讯作者。此工作得到了国家杰出青年科学基金、基金委创新群体基金以及中科院战略性先导科技专项等的资助。

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