即便种在高镉污染区，也能收获出“镉”而不染的水稻

资料图

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

这意味着，粮食安全从质量上有了更多保障，有望让人们吃得更有“安全感”。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“弯道超车”的新技术，究竟如何“帮”水稻降镉？是否为转基因技术？对人体是否会有后续的影响？

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。

农业科学家们曾提出很多应对稻米镉污染的多种策略。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”……

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，却较为“费钱”。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。

这一结果，经南京农业大学等九单位专家组成的专家组现场评议后认为，亲本品系“低镉1号”及“两优低镉1号”组合降镉效果显著，突破了“应急性镉低积累水稻品种”在高镉污染田栽培稻米依然镉含量超标的技术瓶颈，可望从根本上解决“镉大米”问题，经济、实用、安全，具广阔应用前景。

技术“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、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，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。

不过，植物对有害元素，如镉，并没有“专用”吸收通道。“镉”主要通过水稻生长所需营养元素的“转运通道”，“混”入水稻“体内”。此前，日本开展的一项研究已证明，“镉”易通过“锰”的“转运通道”，被水稻所吸收。因此，通俗的解释，该低镉水稻组合的培育，是敲除了水稻基因组中的水稻运输、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。同时，团队也计划明年在全国进行更多品种（系）的试验与示范。

“富硒是有益的。富镉却是有害的。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。

“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也点赞了该技术。他表示，未来有望利用此法，对其他优秀水稻品种进行“去镉”改良。同时，这也是一种可复制的方法和手段，能应用到玉米、油菜等品种的低镉改良中。

土壤污染综合治理与

低镉农作物选育不冲突

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，不论从技术难度、土壤恢复时间、还是土壤修复所需要的经济上，均有很大挑战。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。

“国际上针对重金属污染稻田土壤的修复技术还不成熟。”湖南省农业环境生态研究所所长纪雄辉说。他介绍，欧美普遍采用轮耕、休耕的土壤修复方案，在严重污染区种植重金属超富集植物。但在严重污染区域，此方案需要至少50-100年时间，才能使土地有效修复。日本，则主要采用客土法处理，成本较高。

事实上，国际上应对耕地污染，也均以保障粮食安全为目标。实际措施以“换新”（客土法和翻耘法）为主，“调控”（水分调节和调整种植结构）为辅，“修复”（植物修复和钝化法）尚处于研究、试验或小规模应用中。在植物-微生物联合修复方面，多数还处于小试阶段，规模化应用尚需时日。因此，国外耕地污染修复技术，对我国的可借鉴之处并不多。

纪雄辉表示，我国在此领域的研究，总体处于世界领先水平。譬如，2014-2017年，农业部及财政部开展的“重金属污染耕地修复及农作物种植结构调整”试点，采取“VIP”技术镉污染土壤进行修复试点，效果明显。

但，在受限于修复效果的可持续性、经济性，该技术的推广也屡屡遭遇“尴尬”。因此，专家们纷纷表示，为“水稻”等作物降镉的“经济适用型”技术，不仅“可以有”，而且是“题中之义”。