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【光明網】中科院植物所等在低镉水稻研究中取得進展

文章来源:光明网  战钊    发表时间:2019-06-14

  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验证体系,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 superfamily,MFS)成员OsCd1。研究发现,OsCd1为镉的次级主动转运蛋白,主要在水稻根的质膜上表达,其缺失可显著降低水稻对镉的吸收效率和籽粒镉积累量,说明该基因参与了水稻根部镉吸收和籽粒镉积累过程。进一步研究表明,在籼稻和粳稻中,OsCd1基因型出现显著分化,其中OsCd1V449主要在粳稻中存在,其镉转运能力显著低于籼稻基因型OsCd1D449;田间试验表明,将粳稻基因型OsCd1V449导入籼稻品种后,含有OsCd1V449的水稻近等基因系籽粒镉含量可显著降低,表明OsCd1V449基因型在低镉籼稻育种方面具有很大的应用潜力。

  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意義。

  该研究成果于6月12日在线发表于国际学术期刊《自然-通讯》(Nature Communications)。何振艳研究组博士后闫慧莉、工程师许文秀和中国农业大学博士后谢建引为论文共同第一作者,副研究员何振艳和中国农业大学副教授张洪亮为论文通讯作者。该研究得到中科院战略性先导科技专项、科技基础性工作专项、科技部国家重点研发计划项目、中国博士后科学基金和中科院大学生创新实践计划资助。


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