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　　即便種在高鎘污染區(qū)，也能收獲出“鎘”而不染的水稻

資料圖

不久前，湖南雜交水稻研究中心發(fā)布消息稱，該中心研發(fā)出了即便種植于高鎘污染稻區(qū)，也能出“鎘”而不染的雜交稻親本品系“低鎘1號”和組合“兩優(yōu)低鎘1號”。

這意味著，糧食安全從質(zhì)量上有了更多保障，有望讓人們吃得更有“安全感”。因此，這一技術(shù)，被不少網(wǎng)友稱為我國水稻種植技術(shù)上的又一次“彎道超車”。

這項“彎道超車”的新技術(shù)，究竟如何“幫”水稻降鎘？是否為轉(zhuǎn)基因技術(shù)？對人體是否會有后續(xù)的影響？

低鎘水稻

可“免疫”高鎘污染地

如何讓稻米避免鎘污染,研究由來已久。

農(nóng)業(yè)科學家們曾提出很多應對稻米鎘污染的多種策略。如，研發(fā)出將田中“鎘”通過微生物活化后從土壤中泵出的技術(shù)；通過選育低鎘品種、灌溉和調(diào)節(jié)土壤pH值到7.0以上，實現(xiàn)綜合降鎘的“VIP”技術(shù)；發(fā)布“應急性鎘低積累水稻品種”……

但即便是“應急”品種，種植在高鎘污染稻區(qū)，其稻米中鎘含量仍超出國家標準?！癡IP”技術(shù)等方式，在降低土壤和品種的鎘含量上可行，卻較為“費錢”。篩選和培育“籽粒鎘低積累水稻品種”,是目前最直接和經(jīng)濟的方法。

湖南雜交水稻研究中心研究員趙炳然介紹，團隊研發(fā)的“籽粒鎘低積累水稻品種”技術(shù)，主要通過基因組編輯技術(shù)與水稻雜種優(yōu)勢利用技術(shù)的集成創(chuàng)新，在國際上率先建立了培育低鎘秈型雜交稻親本及組合的技術(shù)體系。用此方法，他們快速、精準培育出了不含任何外源基因的低鎘雜交稻組合。

團隊經(jīng)過兩年，在高鎘大田進行鑒定，其糙米鎘含量穩(wěn)定在0.06mg/kg以下，遠低于0.2mg/kg的國家標準和0.4mg/kg的國際標準?！爸唤档玩k含量，不影響原始品種（系）的產(chǎn)量、品質(zhì)等綜合農(nóng)藝性狀。與相同情況下的對照品種，包括‘應急性低鎘品種’相比，稻米鎘含量都顯著降低?！壁w炳然說。

這一結(jié)果，經(jīng)南京農(nóng)業(yè)大學等九單位專家組成的專家組現(xiàn)場評議后認為，親本品系“低鎘1號”及“兩優(yōu)低鎘1號”組合降鎘效果顯著，突破了“應急性鎘低積累水稻品種”在高鎘污染田栽培稻米依然鎘含量超標的技術(shù)瓶頸，可望從根本上解決“鎘大米”問題，經(jīng)濟、實用、安全，具廣闊應用前景。

技術(shù)“轉(zhuǎn)基因”

但“產(chǎn)品”不含轉(zhuǎn)基因

該品系和組合是否為轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育？是否為轉(zhuǎn)基因品種？

對公眾普遍關(guān)注的這兩個問題，趙炳然回應：“培育過程中利用的基因組編輯技術(shù)，的確是涉及轉(zhuǎn)基因過程的新技術(shù)。但經(jīng)過一年兩代繁育篩選后，可獲得不含任何轉(zhuǎn)基因成分的突變植株，這與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)從程序、結(jié)果上看，都有本質(zhì)不同?！?br/>

所謂基因組編輯技術(shù)，是一種可在基因組水平上對DNA序列進行修飾、改造的分子技術(shù)。因其可快速精準地對作物自身基因進行突變，實現(xiàn)對作物相關(guān)農(nóng)藝性狀的改良，已迅速發(fā)展為作物遺傳改良的重要手段?；蚓庉嫾夹g(shù)的過程，既能模擬基因組的物理誘變和化學誘變，又具有高效定點誘變基因的獨特優(yōu)勢。

“但，它有別于傳統(tǒng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)。”趙炳然介紹，傳統(tǒng)意義上的轉(zhuǎn)基因技術(shù)是做“加法”，轉(zhuǎn)移外源有利性狀基因到作物中；而基因組編輯技術(shù)則為“減法”，突變作物自身不利性狀基因。因此，通過基因編輯技術(shù)獲得的農(nóng)作物，在美國、歐洲多國，被視為常規(guī)品種管理。

“兩優(yōu)低鎘1號”，通過對雜交稻骨干親本材料，用基因組編輯技術(shù)“CRISPR/Cas9”，定點突變鎘吸收主效基因，有效阻斷水稻吸鎘。“我們轉(zhuǎn)入的外源基因和突變基因,在突變體的后代自交群體中會發(fā)生分離，其中一部分突變單株不含外源基因。通過分子檢測突變株的后代群體，可快速篩選到不含任何外源基因的純合突變體單株。因此，最終培育出的組合，不含轉(zhuǎn)基因成分?！壁w炳然說。

不過，植物對有害元素，如鎘，并沒有“專用”吸收通道?！版k”主要通過水稻生長所需營養(yǎng)元素的“轉(zhuǎn)運通道”，“混”入水稻“體內(nèi)”。此前，日本開展的一項研究已證明，“鎘”易通過“錳”的“轉(zhuǎn)運通道”，被水稻所吸收。因此，通俗的解釋，該低鎘水稻組合的培育，是敲除了水稻基因組中的水稻運輸、吸收錳元素的“轉(zhuǎn)運通道”，從而阻止“鎘”的進入。

這意味著，此類低鎘品種，會影響水稻對“錳”的攝入。正基于此，趙炳然表示，對該品種是否在鎘污染農(nóng)田具廣適性，還有待進一步研究。同時，團隊也計劃明年在全國進行更多品種（系）的試驗與示范。

“富硒是有益的。富鎘卻是有害的。這套成果，是水稻育種中的一項重大突破。它在應用中好操作，降鎘成本不高，簡單易行，值得推廣?！敝袊こ淘涸菏吭∑秸f。

“湖南省鎘低積累農(nóng)作物品種篩選與選育”首席科學家、湖南省農(nóng)科院黨委書記柏連陽也點贊了該技術(shù)。他表示，未來有望利用此法，對其他優(yōu)秀水稻品種進行“去鎘”改良。同時，這也是一種可復制的方法和手段，能應用到玉米、油菜等品種的低鎘改良中。

土壤污染綜合治理與

低鎘農(nóng)作物選育不沖突

柏連陽稱，土壤污染綜合治理研究，與水稻低鎘品種培育，并不沖突。土壤污染治理，是全世界均面臨的重大難題，不論從技術(shù)難度、土壤恢復時間、還是土壤修復所需要的經(jīng)濟上，均有很大挑戰(zhàn)。在未獲得土壤污染修復“全解決方案”前，對農(nóng)作物鎘等重金屬污染問題的解決，不能放松。

“國際上針對重金屬污染稻田土壤的修復技術(shù)還不成熟。”湖南省農(nóng)業(yè)環(huán)境生態(tài)研究所所長紀雄輝說。他介紹，歐美普遍采用輪耕、休耕的土壤修復方案，在嚴重污染區(qū)種植重金屬超富集植物。但在嚴重污染區(qū)域，此方案需要至少50-100年時間，才能使土地有效修復。日本，則主要采用客土法處理，成本較高。

事實上，國際上應對耕地污染，也均以保障糧食安全為目標。實際措施以“換新”（客土法和翻耘法）為主，“調(diào)控”（水分調(diào)節(jié)和調(diào)整種植結(jié)構(gòu)）為輔，“修復”（植物修復和鈍化法）尚處于研究、試驗或小規(guī)模應用中。在植物-微生物聯(lián)合修復方面，多數(shù)還處于小試階段，規(guī)?；瘧蒙行钑r日。因此，國外耕地污染修復技術(shù)，對我國的可借鑒之處并不多。

紀雄輝表示，我國在此領(lǐng)域的研究，總體處于世界領(lǐng)先水平。譬如，2014-2017年，農(nóng)業(yè)部及財政部開展的“重金屬污染耕地修復及農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整”試點，采取“VIP”技術(shù)鎘污染土壤進行修復試點，效果明顯。

但，在受限于修復效果的可持續(xù)性、經(jīng)濟性，該技術(shù)的推廣也屢屢遭遇“尷尬”。因此，專家們紛紛表示，為“水稻”等作物降鎘的“經(jīng)濟適用型”技術(shù)，不僅“可以有”，而且是“題中之義”。