我国稻田系统镉污染风险与阻控(5)

对水稻Cd吸收与转运分子机制的解析为阻抗农田Cd污染提供了一个相对科学理性的方式。一方面能培育稻米Cd含量安全的水稻品种，另一方面还能通过秸秆等部位高积累Cd的水稻品种来移除土壤Cd。一个经典的例子就是种植OsNramp5突变体，在Cd污染的土壤上籽粒Cd的含量仅0.01~0.03mg·kg-1 。同样，通过CRISPR/Cas9敲除OsNramp5能降低籽粒Cd的含量，能从野生型的0.33~2.9mg·kg-1降至<0.05mg·kg-1。在田间条件下，过表达oshma3、敲除或敲低oshma2、oslct1也能降低籽粒cd的含量>

植物修复被认为是低成本和环境友好的修复污染土壤的方法。对于Cd污染的农田土壤，鉴于土壤Cd的绝对浓度较低，而且移动性较强，植物修复可能是一种可行的方法，需要克服一系列技术难点 。在温室和小尺度的田间种植Cd/Zn超积累植物东南景天(Sedum alfredii)、伴矿景天(Sedum plumbizincicola)已被报道用于土壤Cd的修复。但由于播种、杂草防除、疾病控制以及收获等面临着一些困难，超积累作物在大尺度稻田土壤上可能并不是一种合适的方法。利用Cd高积累的籼稻品种，通过秸秆积累提取方式来达到修复Cd污染农田的目的。从这方面看，利用OsHMA3功能缺失的等位基因的水稻品种可能更适用于这个目的。另外，可以通过增强土壤Cd有效性的农艺措施来增加作物提取修复Cd的效率。

7研究问题与展望

我国农田土壤Cd污染已经是一个普遍的环境问题，危害农产品安全和人体健康。我国近十年来针对土壤重金属污染的热点问题也开展了不少研究工作，打下一定科学理论和技术研发基础，但在以下几个方面有待加强研究:

(1)稻米主产区农田Cd源解析与污染特征认识不够清楚，工业活动、农业添加、大气沉降、地质背景等不同途径对农田土壤Cd与农产品Cd的贡献的研究相对缺乏，只有认清贡献，才能有效地切断污染源头。

(2)污染地区与Cd相关的流行病学研究不足，鉴于我国南方部分地区大米Cd含量超标情况不容乐观，长期食用Cd污染粮食势必会导致健康问题，这方面的研究亟需开展。

(3)我国稻田土壤类型众多，不同土壤中Cd在氧化阶段释放速率差异明显，其机制不是很清楚，因此需要深入研究控制土壤Cd生物有效性及从土壤向水稻迁移的关键生物地球化学过程与主控因素，解析生物过程与非生物过程的贡献与作用机制。

(4)在水稻自然变异群体里，筛选控制水稻Cd吸收与转运的优异等位基因，开展Cd低积累水稻品种筛选与育种工作;另外可通过基因工程改造OsN-ramp5、OsHMA2和OsLCT1等转运蛋白的专一性或过表达OsHMA3等基因，培育一批Cd积累低且其他矿质营养元素积累并不受影响的水稻品种;培育一批既能在生产上满足籽粒Cd含量安全，又能在修复上秸秆部位高Cd积累的“既生产又修复”的水稻品种。

文章来源：《分子科学学报》 网址: http://www.fzkxxbzz.cn/zonghexinwen/2020/1008/334.html