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科學家找到水稻降砷解毒“閥門”

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發布時間:2018-08-16 01:07:38

科技日報記者 張曄 通訊員 陳潔 王亦凡

吃大米有可能攝入砷?這不是聳人聽聞。記者16日從南京農業大學獲悉,該校趙方杰教授團隊發現一種通過調控水稻水通道蛋白NIP1;1和NIP3;3的作用機制,來降低水稻中有毒元素砷含量的新方法。該成果發表在線發表在《新植物學家》。

砷的化合物通常都有毒,砒霜就是三氧化二砷。所有土壤都含有一定量的砷,有些是土壤自然形成的,有些是人為污染帶來的。趙方杰告訴記者,水稻對砷有較強的吸收能力,稻米是我國及亞洲人無機砷攝入的最主要來源,目前我國部分地區的稻米無機砷含量超標,對食用者健康有潛在風險,降低水稻砷積累對農產品質量安全具有重要意義。

砷是怎么進入水稻并發揮作用的呢?趙方杰介紹說,在傳統的稻田淹水還原的耕種條件下,土壤中砷就會還原為三價的亞砷酸,有效性大幅度升高,成為容易被水稻吸收的化學形態。三價砷通過硅的轉運蛋白Lsi1和Lsi2被水稻根系吸收。Lsi1和Lsi2就像一組勤快的“運輸隊”,將硅和三價砷同時從水稻的根部外層細胞向中心的部位運輸,就像是水泵將水從低處向高處的“大壩”輸送。以往的研究大多通過突變Lsi1或者Lsi2基因能降低水稻中的三價砷含量,但這種方法也會降低水稻中硅的含量, 球閥,導致水稻減產。

研究人員發現,水稻水通道蛋白NIP1;1和NIP3;3均具有運輸三價砷的能力,同時對硅的運輸能力較弱。研究人員通過對這兩種蛋白的基因進行遺傳操作,在三價砷和硅被運輸到“大壩”的過程中,打開了另一扇“泄洪”閥門,使得三價砷通過這扇閥門單獨排出,達到“降砷”的目的,同時對水稻中硅含量和產量沒有顯著影響。
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