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植物所科研人員在低镉水稻研究上取得重要進展

  水稻是我國主要的糧食作物,全國有一半以上的人口以稻米爲主食。然而,水稻容易吸收和富集重金屬元素镉,使得镉通過食物鏈進入人體,並在人體內長期積累,嚴重威脅人類健康。我國稻米镉汙染問題形勢嚴峻,其中南方稻米镉汙染情況尤爲嚴重。我國栽培稻分成籼、粳兩個亞種,籼稻主要在南方地區種植,較粳稻具有更強的镉積累能力,其可能是南方稻米镉超標的一個重要原因。因此,鑒定調控籼稻籽粒镉積累特性的分子模塊,降低籼稻籽粒的镉含量,培育低镉安全水稻品種已成爲當務之急。 

  中國科學院植物研究所何振艳研究组及其合作者利用全基因组关联分析技术和基因功能驗證体系,初次鉴定到一个参与镉转运的主要协助转运蛋白超家族(major facilitator superfamilyMFS)成員OsCd1。研究發現,OsCd1爲镉的次級主動轉運蛋白,主要在水稻根的質膜上表達,其缺失可顯著降低水稻對镉的吸收效率和籽粒镉積累量,說明該基因參與了水稻根部镉吸收和籽粒镉積累過程。進一步研究表明,在籼稻和粳稻中,OsCd1基因型出現顯著分化,其中OsCd1V449主要在粳稻中存在,其镉轉運能力顯著低于籼稻基因型OsCd1D449;田間試驗表明,將粳稻基因型OsCd1V449導入籼稻品種後,含有OsCd1V449的水稻近等基因系籽粒镉含量可顯著降低,表明OsCd1V449基因型在低镉籼稻育種方面具有很大的應用潛力。 

  該研究發現了參與水稻镉吸收和籽粒镉積累的OsCd1基因及其低镉積累的自然變異OsCd1V449,對水稻镉積累分子機制的闡釋和低镉水稻品種的培育具有重要參考。 

  該研究成果于612日在線發表于國際學術期刊Nature Communication。何振豔研究組博士後闫慧莉、工程師許文秀和中國農業大學博士後謝建引爲論文共同第一作者,何振豔副研究員和中國農業大學張洪亮副教授爲論文通訊作者。該研究得到了中科院戰略性先導科技專項、科技基礎性工作專項、科技部國家重點研發計劃項目、中國博士後科學基金和中科院大學生創新實踐計劃資助。 

  文章鏈接: 

  https://www.nature.com/articles/s41467-019-10544-y 

  (資源植物實驗室供稿)

  

水稻籽粒镉積累性狀全基因組關聯分析及OsCd1基因功能表征 

 

低镉基因型OsCd1V449功能驗證 


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