镉不是植物生长的必要元素，但其通过土壤—水稻—食物链进入人体长期摄入后，会引发肾功能损伤、癌症、骨质疏松等严重健康问题。OsNramp5是水稻中负责从根部往茎部运输镉的关键转运蛋白，但也同时负责锰离子等植物生长必需的金属离子的运输，敲除OsNramp5可以有效降低镉的运输，但也会造成其他必要金属元素的缺乏，使水稻大幅减产。
近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所等通过碱基替换技术，靶向编辑水稻负责吸收镉元素的核心转运基因OsNramp5，创制了优异人工等位变异，发现了特异降低镉吸收而不影响锰等其他关键金属离子吸收的新机制，解决了低镉与高产难以兼顾的难题，为镉污染农田安全生产主粮提供了可落地的育种新方案。
研究以水稻OsNramp5基因为靶标，利用单碱基编辑器，采用碱基编辑饱和突变策略，设计238个sgRNA，构建了大规模突变体库，筛选低镉、高锰、不减产的优异等位变异。研究鉴定到一个关键位点突变，即将OsNramp5蛋白第441位异亮氨酸突变为苏氨酸（I441T）。该突变体OsNramp5I441T的籽粒镉含量显著下降，田间试验显示，糙米镉含量显著下降，同时突变体的产量与农艺性状不变，株高、分蘖数、单株产量、秸秆生物量与野生型无显著差异，锰、锌、铁等关键微量营养素在籽粒中含量稳定。
研究进一步证实，OsNramp5除了已知的镉与锰的转运功能外，兼具锌转运的功能，而I441T突变显著提升其对锌的选择性，使得根系细胞内锌浓度升高，竞争性抑制镉向木质部装载，减少籽粒中的镉积累。这一机制使得该突变在不改变OsNramp5的表达量、蛋白丰度与亚细胞定位且不削弱锰的转运活性的基础上，通过重塑底物选择性，实现精准降镉，保证正常生长所需矿质营养的运输，是实现低镉积累的理想育种策略。
该研究发现了重金属转运精准调控新机制，成功创制出了水稻新种质，实现了低镉不减产的目标，为培育籽粒镉含量大幅下降、产量与有益营养元素不受影响的水稻提供了全新育种策略，对保障粮食安全具有重要意义。
相关研究成果发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划等的支持。
科学家实现水稻“低镉不减产”
“未来，创新驱动至关重要，要结合基础与应用研究，利用前沿科技推动产业升级。”11月8日，中国工程院院士、大连工业大学教授朱 11月6日，中国科学院上海有机化学研究所刘文课题组在《自然-合成》（Nature Synthesis）上，在线发表了题为Analysis of siderochelin biosynthesis reveals that a type II polyketide synthase catalyses diketide fo 交变磁性是近年来提出的第三类基本磁相。交变磁性既有反铁磁体的零净磁场，又具有铁磁体的自旋劈裂现象。通常，两者被认为是不相容的。交变磁性兼具铁磁性和反铁磁性的优势，为制造自旋电子器件带来了新突破口，在磁存 全球陆地生态系统通过光合作用每年吸收近1/4人类活动排放的CO2，在减缓全球变暖中发挥了作用。而随着全球范围内极端高温事件频率和强度的持续增加，陆地生态系统的CO2吸收能力受到挑战。当前，相关研究聚焦于持续时 工业菌种是生物制造的重要竞争力。研究微生物底盘并发现与目标产品生产相关的高效功能元件是工业菌种领域的研究热点。谷氨酸棒杆菌是氨基酸工业生产的主力菌。而谷氨酸棒杆菌基因组约50%的基因功能尚不明晰，功 “师傅，您给讲讲一架无人机的留空时间是如何计算的？”“师傅，在热压舱参数的设置上还有几个问题想跟您探讨一下。”在石家庄信息工程职业学院“河北省垂直起降固定翼无人机技术与应用工程研究中 。本文链接：科学家实现水稻“低镉不减产”http://www.sushuapos.com/show-12-4174-0.html
声明：本网站为非营利性网站，本网页内容由互联网博主自发贡献，不代表本站观点，本站不承担任何法律责任。天上不会到馅饼，请大家谨防诈骗！若有侵权等问题请及时与本网联系，我们将在第一时间删除处理。
下一篇： 王嘉毅访问新西兰