它是懂得自我保護的水稻，即使生活在已被重金屬鎘污染的土壤里，也能機智地將鎘往稻草定向“驅趕”，而不滯留在關乎人類食品安全的稻米中。它是沒有“住房”要求的土壤“修復員”，只要及時收割和處理富集了鎘的稻草，便能逐步修復中輕度污染的農田，而不再額外占用耕地。

土壤的重金屬污染日益成為全球性的糧食生產之困。在上海，中科院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心/植物生理生態(tài)研究所龔繼明研究組，提出“修復型水稻”培育理念，并新近尋獲了一種能定向調控水稻營養(yǎng)器官中重金屬鎘積累的植物蛋白，從而驗證了邊種莊稼邊修復土壤的“兩邊不耽誤”策略的可行性。這是我國首次發(fā)布與農作物重金屬控制相關的標志性研究成果。

水稻是我國最重要的糧食作物，其生長環(huán)境卻也難逃重金屬污染。據初步估計，我國耕地面積的20%以上受到鎘、砷、鉛等重金屬污染，每年造成的糧食減產和污染分別達到千萬噸以上，重金屬污染治理無疑迫在眉睫。十多年前，龔繼明帶著他在美國期間和多個實驗室聯合開發(fā)出的離子組學技術回到國內，便到處尋覓對重金屬具有超富集“魔力”又無礙自身生長的植物基因，進而培育高表達此類基因的“超級治污植物”。

然而，另一個必須面對的現實國情是我國人多地少，很多遭受中低度重金屬污染的農田還不能休耕，也無暇專事種植“治污植物”，必須從事農業(yè)生產。為了兩全其美，研究人員費盡思量，終于計上心頭：培育能“兼職”修復土壤的農作物。所謂修復型農作物，既要確?？墒秤貌课坏闹亟饘俸堪踩_標，又要在秸稈等非食用部位高積累重金屬。

于是，龔繼明研究組與兄弟單位聯合，在各式各樣的我國代表性水稻品種中廣泛篩選“修復員”基因。結果，在“臺南1號”(TN1)中找到了一種關鍵植物基因——CAL1，可專事控制重金屬鎘的定向分配，且不影響有用元素的積累。通過前后十年的接力研究，龔繼明研究組的黃婧博士和羅勁松博士，最終克隆到特異控制葉片等營養(yǎng)器官中鎘積累的關鍵基因CAL1。

研究組發(fā)現，CAL1通過與鎘的“專一”而又緊密的結合，成功地將鎘從細胞內運輸到細胞外，且確保鎘不走回頭路——無法再次進入韌皮部細胞內，無法轉運到可食用的籽粒，從而有效降低細胞內的鎘含量。最妙的是，其表達部位緊靠植物體內的交通干道——維管束，所以這些排到細胞外的鎘，隨著植物的蒸騰作用，最終“落腳”在葉片、稻草等植物的地上部位，從而與人們的餐桌更遠了。

“也就是說，利用CAL1基因，我們可以定向改造作物，讓水稻的稻草中積累更多的重金屬鎘，但是又不增加稻米中鎘的含量。如此一來，我們便有可能在中國面積廣大的中低度污染的農田里安全生產農作物的同時，逐步對這些農田實施修復，讓它們在不影響生產的前提下逐步得以治理，最終變回清潔的農業(yè)生產用地?！饼徖^明期許說。

此外，CAL1編碼的成熟蛋白是一個小的分泌蛋白，還有望開發(fā)成一種幫助人體排出體內重金屬的多肽類藥物。目前，研究組已為該基因申請專利保護。

來源:新民晚報  作者:董純蕾

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