一株水稻，既能吸走污染土壤中的重金属元素，又能贡献安全又香甜的稻米？今天18点，国际著名学术期刊《自然-通讯》杂志在线发表了上海植物学家的最新成果，让我们看到了这种新水稻诞生的曙光。

水稻是我国重要的粮食作物，但由于独特的基因特征，它比玉米、大豆等其他作物，更容易吸收土壤中的重金属。湖南、江西、浙江等地不断发现的“镉大米”已拉响了水稻安全生产的警报。根据初步估计，我国耕地面积的20%以上受到重金属镉、砷、铅等重金属污染，每年造成的粮食减产和污染分别达到千万吨以上。

由于我国地少人多，很多中低度重金属污染的农田很难退出农业生产。“能否培育出一种水稻，可以将重金属污染物吸进叶子里，但稻米籽粒却可以不受影响？”2006年从美国加州大学回国时，中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所龚继明研究员就提出了培育“修复型水稻”的设想。经过十年多努力，他的课题组终于探寻到了一条路径。

修复型水稻示意图

“我们在水稻里找到了一个关键基因CAL1。”龚继明告诉记者，这种基因所产生的蛋白质，专门找植物体内的镉离子，把它们包裹起来，并从活细胞里扔出去。在植物里，有着大量死细胞组成的细胞质外空间。细胞质外空间有点像人体的血管，可以输送各种物质，但被扔到这里的镉却无法再回到活细胞里。“稻米籽粒与细胞质外空间之间，隔着一层由活细胞组成的韧皮部，镉元素无法通过韧皮部，也就无法进入稻米中。”他说，这就使得米粒不会受到重金属镉的污染。

植物叶片在蒸腾水分时，会对细胞质外空间产生抽油烟机一样的效果，于是，这些被CAL1蛋白包裹的镉元素就被吸到了叶片里。“只需收割掉叶片，就能将水稻从土壤中的金属镉带走，慢慢修复受污染的土壤。”龚继明说，找到了这个基因，让科学家觉得培育“修复型植物”来净化土壤是可行的。原来，CAL1在不同品种水稻中都存在，但发挥的作用大小不同——有的CAL1表达强烈，抗镉毒害、叶片富集镉的本领就大一些；有的功能弱，甚至失去功能，所产生的稻米就容易受镉污染。

在水稻体内，不同的重金属元素的吸收还会受不同的基因调控，龚继明设想，在后续研究中陆续找到这些特定的基因，就能让水稻一边产安全香甜的粮食，一边吸走土壤中的重金属污染物，让中低度污染的农田在不影响生产的前提下逐步得到治理，最终变成清洁的生产用地。“另外，在改造水稻时，还要注意不能影响铁、锌等有益健康的重金属微量元素在稻米中的积累。”他说，目前研究组已经对CAL1申请了专利保护，“修复型水稻的培育，还有很长的路要走，同时相关研究或许还能拓展到人体排重金属的多肽药物开发上。”

责任编辑：钱家跃

*文汇独家稿件，转载请注明出处。丨图：中科院分子植物卓越创新中心