科学家发现水稻控“毒”新机制

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”。

水稻是重要的粮食作物。但据初步估计，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，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越创新中心/植物生理生态研究所罗劲松博士、黄婧博士和水稻研究所曾大力研究员为论文共同作者，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。