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发表于 2017-10-15 21:31
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阿牛 发表于 2017-10-15 21:29
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7 D) Y1 d8 P. C8 N; B: O镉对植物的影响
% q0 i% C( o4 g/ y K _4 u虽然镉不是植物的必需元素,但植物并不排斥对镉的吸收,又因土壤中的镉有较强的向植物 ... ) a5 E% h7 f: j. G. d
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8 P! F5 h9 B: S2 M/ ]2 o大米除镉技术' W/ v) i8 p! s* H+ Y
世界上目前在开发以及应用中的大米除镉技术主要有土壤改造法、镉稻吸收法以及辐照育种法等。
B2 M, ^3 N. }6 S9 M! {! k在这几项技术的开发和应用中,高镉土质遍布全国的日本具有相对领先的技术实力。这两种技术与此次袁隆平院士开发的水稻亲本去镉技术分别属于三条完全不同的技术路线。
, h4 r; @0 u: F4 O& O土壤改造法利用化学试剂淋洗去除镉,或者直接利用镉含量较低的土质替换高镉土,技术含量较低,成本较高,并且额外加入的化学试剂长期的环境稳定性仍然存有疑问。3 k& Y x( r* G/ P
该技术的好处是具有立竿见影的除镉效果,日本富山县的数个污染区域都是采用土壤改造的方式加以修复还原的。# f+ \9 \4 v. {! W7 o2 L/ y M) f
镉稻吸收法则是利用了水稻富集镉元素的特性。
1 @( e' k3 p9 U1 T. U8 l, R水稻是一个品系众多的作物种类,很多水稻品种并非食用稻种,但是他们却具备更强的富镉能力。在高镉土壤中种植非食用的水稻,经过3到5年的周期,可以使土壤中的镉含量降低到之前的一半以下。再用这种经过脱镉处理的土壤进行稻米种植,自然可以降低大米中的镉含量。 ~* ~5 H$ t! c1 Y
这种方法的好处是不会引入额外的环境风险,不过比较长的周期必定带来相当高的实施成本。& ]( V5 @* B. z! X) I
辐照育种利用放射源处理植物种子,诱发育成植株的突变。再根据突变后的的性状和育种要求对突变体进行选择以及鉴定。% y* a7 p9 k) B
这种方法的优点是变异频率可以达到自然状态下的1000倍,并且突变后的性状具有广谱性,植株形态、结构以及生理生化等方面均可发生深刻变化。
8 S) u( i4 C+ g( j) |不过辐照育种的缺陷也十分明显,发生诱变的方向难以控制,随机性巨大,同时产生的有利突变较少,大部分是劣变体。简单来说,就是用霰弹枪打远靶,虽然子弹飞出去不少,能不能命中却全看运气。: y' Y. I7 V z# H4 U& h7 i
此次袁老开发的亲本除镉技术,虽然在技术细节上仍然不为公众所知,但是显然与以上几种方式截然不同。
/ i: V% r0 v+ d: {此前,袁老在“双新会”上宣布:“近期我们在水稻育种上有了一个突破性技术,可以把亲本中的含镉或者吸镉的基因‘敲掉’,亲本干净了,种子自然就干净了。”6 m; V: Z% \6 u+ j1 W
亲本除镉技术从根本上改造了水稻,让水稻从容易富集镉的植物变成对镉吸收较少的植物,自然会相应降低水稻稻种也就是大米中的镉含量。& l: F" {( t8 S9 o
下面我们就从媒体此次报道的细枝末节中,试图还原水稻亲本去镉技术的本尊。0 z" u& z* [" C6 Z8 Z
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水稻亲本去镉技术
& G+ K# n0 y6 S# Y不同水稻品种对于镉污染的积累是不同的。
w/ k5 f6 u" H7 |, i一般认为,在不同水稻品种中,超级稻向籽粒转运镉的能力最强的,其次是杂交稻,最后是常规稻。
l; D; y4 l: [研究人员发现,不同类型和品种的水稻稻米中含镉量也存在较大的差异,其结果为:0 x$ m6 _% U- _- B( R
特种稻>常规早籼稻>三系杂交晚稻>两系杂交晚稻>常规晚稻>常规粳稻>爪哇稻。
3 _+ W7 a7 m& J- f5 a5 v2 S而不同水稻品种类型间对镉的吸收积累量一般认为:
9 @: S0 X7 A, \, e2 ?; T* u籼稻>粳稻,新株型稻介于二者之间。+ |$ |) s0 [9 x% y
研究人员还发现,各水稻品种对镉吸收积累能力的不同是由于各水稻品种的基因型间的差异所致。 J+ `3 ^! f) _: t
这些优质的镉吸收的基因型位点,主要分布在中国科学家多年来收集的水稻种质资源库中,目前,水稻功能基因组学的研究者们正通过对这些基因位点的分子克隆和功能验证,逐步解析控制水稻镉吸收等性状的关键基因。: W. V$ b* h5 o% C5 L1 D9 _0 D4 Y
解析后,可以将这些科学成果与设计育种思路相结合,培育出一批优质、高产、耐镉的优良水稻新品种。
6 A3 L( ]1 u) e" a6 T遗憾的是,目前,我们并未得到确切信息阐述袁隆平院士这一关键技术是如何实现(可能技术保密)。# T* a0 }! \: b8 Z8 y
我大胆猜测可能是通过如下两种方式:( Y0 E q9 a' f0 o* N
第一种是袁隆平院士在水稻的种质资源库中发现了水稻镉吸收关键基因‘失效’的水稻植株A,该植株A在镉污染的土地上能够正常生长,所结的稻米不含重金属镉,将该植株A作为亲本,制备杂交稻,杂交稻将保持亲本干净的背景,稻米也不含重金属镉污染。
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第二种方式是袁隆平院士通过生物技术手段发现了水稻镉吸收的关键基因,并利用水稻育种技术将该基因成功去除,获得了亲本,进一步用这些亲本培育的水稻品种将不能吸收土地中的镉,稻米中也不含镉污染。那些镉污染土地上也将可以种上成片成片的稻田,也将结出无污染、绿色优质的稻米。, w7 l+ q& C$ }+ }
此次水稻亲本去镉技术的成功,袁隆平院士又对水稻育种技术创新做出了巨大的贡献。他过去解决了中国人的“吃得饱”问题,现在又解决了中国人乃至全人类“吃得安全、吃得放心”这一难题。$ D0 e3 e; q% V; D
近年来,中国的水稻研究连续取得了突破性进展,国际著名学术期刊《自然·植物》专门撰文介绍了中国水稻研究从跟踪到领跑的过程,将这样的表现称之为“中国的复兴”。在袁隆平作为开创者及带头人的中国科学家团体的共同努力下,中国水稻研究正走在世界前列。* ^: G# R- ], X4 n7 O
网上的资料显示,袁老于1930年9月7日(处女座威武!)出生,今年已经是87岁高龄了。$ p" a! F$ b# Z1 |1 F% \
而袁老还奋斗在育种工作的第一线,并不断产出科研成果。
1 h: z: l2 P& d5 C; e袁老辛苦了!
3 ~4 E9 b0 b# _) M* A" B向袁老及各位战斗在一线的科学家们致敬!
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