水稻免疫镉污染 培育不走寻常路

中国农业新闻网2017-11-07 15:06:02

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不久前,湖南杂交水稻研究中心发布消息称,该中心研发出了杂交稻亲本品系“低镉1号”和组合“两优低镉1号”,即便种植于高镉污染稻区,也能出“镉”而不染。这意味着粮食安全从质量上有了...

不久前,湖南杂交水稻研究中心发布消息称,该中心研发出了杂交稻亲本品系“低镉1号”和组合“两优低镉1号”,即便种植于高镉污染稻区,也能出“镉”而不染。

这意味着粮食安全从质量上有了更多保障。因此,这一技术被不少网友称为我国水稻种植技术上的又一次弯道超车。

这项新技术究竟是如何帮水稻降镉的?是否为转基因技术?对人体是否会有后续影响?科技日报记者就此采访了有关专家。

低镉水稻可“免疫”高镉污染地

如何让稻米避免镉污染,研究由来已久。

农业科学家曾提出很多应对稻米镉污染的策略。如研发出将田中镉通过微生物活化后从土壤中泵出的技术;通过选育低镉品种、灌溉和调节土壤pH值到7.0以上,实现综合降镉的“VIP”技术;发布应急性镉低积累水稻品种等等……但即便是“应急”品种,种植在高镉污染稻区,其稻米中镉含量仍超出国家标准。“VIP”技术等方式,在降低土壤和品种的镉含量上可行,但费用较高。筛选和培育“籽粒镉低积累水稻品种”是目前最直接和经济的方法。

湖南杂交水稻研究中心研究员赵炳然介绍,团队研发的籽粒镉低积累水稻品种技术,主要通过基因组编辑技术与水稻杂种优势利用技术的集成创新,在国际上率先建立了培育低镉籼型杂交稻亲本及组合的技术体系。用此方法,他们快速、精准培育出了不含任何外源基因的低镉杂交稻组合。

团队经过两年,在高镉大田进行鉴定,其糙米镉含量稳定在0.06mg/kg以下,远低于0.2mg/kg的国家标准和0.4mg/kg的国际标准。“只降低镉含量,不影响原始品种(系)的产量、品质等综合农艺性状。与相同情况下的对照品种,包括‘应急性低镉品种’相比,稻米镉含量都显著降低。”赵炳然说。

技术涉转基因但产品不含转基因

该品系和组合是否为转基因技术培育?是否为转基因品种?

对公众普遍关注的这两个问题,赵炳然回应:“培育过程中利用的基因组编辑技术,的确是涉及转基因过程的新技术。但经过一年两代繁育筛选后,可获得不含任何转基因成分的突变植株,这与传统转基因技术从程序、结果上看,都有本质不同。”

所谓基因组编辑技术,是一种可在基因组水平上对DNA序列进行修饰、改造的分子技术。因其可快速精准地对作物自身基因进行突变,实现对作物相关农艺性状的改良,已迅速发展为作物遗传改良的重要手段。基因编辑技术的过程,既能模拟基因组的物理诱变和化学诱变,又具有高效定点诱变基因的独特优势。

“但它有别于传统转基因技术。”赵炳然介绍,传统意义上的转基因技术是做“加法”,转移外源有利性状基因到作物中;而基因组编辑技术则为“减法”,突变作物自身不利性状基因。因此,通过基因编辑技术获得的农作物,在美国及欧洲多国,被视为常规品种管理。

两优低镉1号,通过对杂交稻骨干亲本材料,运用基因组编辑技术CRISPR/Cas9,定点突变镉吸收主效基因,有效阻断水稻吸镉。“我们转入的外源基因和突变基因,在突变体的后代自交群体中会发生分离,其中一部分突变单株不含外源基因。通过分子检测突变株的后代群体,可快速筛选到不含任何外源基因的纯合突变体单株。因此,最终培育出的组合,不含转基因成分。”赵炳然说。

对镉这样的有害元素,植物并没有专门的吸收通道。此前的研究证明,镉易通过锰的转运通道,被水稻所吸收。因此,该低镉水稻组合的培育,是敲除了水稻运输、吸收锰元素的转运通道,从而阻止镉的进入。这意味着,此类低镉品种会影响水稻对锰的摄入。正基于此,赵炳然表示,对该品种是否在镉污染农田具广适性,还有待进一步研究。

“这套成果是水稻育种中的一项重大突破。它在应用中好操作,降镉成本不高,简单易行,值得推广。”中国工程院院士袁隆平说。

社会上也有一种声音认为,这种办法对于土壤污染治理而言,“治标不治本”。

湖南省镉低积累农作物品种筛选与选育首席科学家、湖南省农科院党委书记柏连阳称,土壤污染综合治理研究,与水稻低镉品种培育并不冲突。土壤污染治理,是全世界均面临的重大难题。在未获得土壤污染修复“全解决方案”前,对农作物镉等重金属污染问题的解决,不能放松。


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