無(wú)鎘大米的秘密

　　2007年，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)資源與生態(tài)環(huán)境研究所教授潘根興及其研究團(tuán)隊(duì)，在全國(guó)六個(gè)地區(qū)（華東、東北、華中、西南、華南和華北）縣級(jí)以上市場(chǎng)隨機(jī)采購(gòu)大米樣品91個(gè)，檢測(cè)結(jié)果表明：10％左右的市售大米鎘超標(biāo)。這篇后來(lái)發(fā)表在《安全與環(huán)境》雜志的論文，也成為2011年“鎘米危機(jī)”的來(lái)源。
　　鎘是一種劇毒金屬元素，會(huì)對(duì)人的呼吸系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)造成巨大的破壞，還能損傷腎臟和骨骼。1950年，日本富山縣出現(xiàn)了集體鎘中毒事件。鎘中毒會(huì)讓患者覺(jué)得極度疼痛，因此被一些醫(yī)生稱(chēng)為“痛痛病（itai-itai disease）”。經(jīng)過(guò)調(diào)查，這些患者是吃了被污染的稻米以后才中毒的。富山縣附近長(zhǎng)期以來(lái)存在很多礦場(chǎng)，這些礦場(chǎng)把鎘排進(jìn)河流里，被河水灌溉的水稻就會(huì)吸收積累鎘，成為“毒米”。最近幾年，臺(tái)灣和廣西也先后出現(xiàn)水稻被鎘污染的事件，引起了社會(huì)恐慌。
　　 對(duì)于一個(gè)遠(yuǎn)離工業(yè)生產(chǎn)第一線(xiàn)的普通人來(lái)說(shuō)，最大的攝入鎘元素的途徑來(lái)自大米食物。稻米本身不需要鎘這種重金屬元素，卻很愛(ài)把鎘從土壤中吸收進(jìn)植株里。潘根興的研究團(tuán)隊(duì)就發(fā)現(xiàn)，中國(guó)南方酸性土壤B2mfATT9sNXbwZNfjLh5Aobm2wNm5CDR9WD4+oo82wc=種植超級(jí)雜交稻比常規(guī)稻更易吸收鎘。
　　 長(zhǎng)期以來(lái)，不同領(lǐng)域的生物學(xué)家注意有一類(lèi)基因可以編碼運(yùn)輸金屬離子的蛋白質(zhì)。他們把這一大類(lèi)基因命名為Nramp。
　　最近，日本岡山大學(xué)的教授馬建鋒和他的研究團(tuán)隊(duì)分析亞洲水稻（Oryza sativa）中一個(gè)Nramp基因的功能，這個(gè)基因在家族里排行第五，所以名為Nramp5。馬建鋒和他的同事們發(fā)現(xiàn)，Nramp5基因可以賦予水稻吸收錳和鎘的能力。隨后，他們的研究結(jié)果被發(fā)表在了植物學(xué)的著名期刊《植物細(xì)胞（The Plant Cell）》上。
　　Nramp5基因可以編碼一個(gè)類(lèi)似“水泵”一樣的蛋白質(zhì)，不過(guò)這個(gè)蛋白質(zhì)不是向植物體內(nèi)泵水，而是泵入金屬元素。Nramp5主要在植物的根部出現(xiàn)—這一點(diǎn)都不奇怪，畢竟根才是植物從土壤中吸收各種營(yíng)養(yǎng)的器官。為了進(jìn)一步研究Nramp5的功能，研究人員通過(guò)一些生物技術(shù)把這個(gè)基因從水稻的體內(nèi)“敲除”了。在失去了Nramp5基因以后，水稻中的鎘含量出現(xiàn)了驚人的下降，還不到原來(lái)的十分之一。
　　從生物技術(shù)的角度來(lái)說(shuō)，只要種植這種不含Nramp5基因的水稻，就可以有效地解決水稻中鎘富集的問(wèn)題。做到這點(diǎn)并不難—缺失吸鎘基因的品種已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室里出現(xiàn)了。但是，這種方法卻行不通。因?yàn)檠芯咳藛T發(fā)現(xiàn)，Nramp5不僅會(huì)把土壤中的鎘吸入大米植株，還擔(dān)負(fù)著吸收其他必需金屬元素的任務(wù)。如果簡(jiǎn)單地把Nramp5敲掉，大米固然不會(huì)吸鎘，但是攝取錳元素的能力也被破壞了。錳和鎘不同，可以幫助很多植物體內(nèi)的酶執(zhí)行不同的功能，所以是水稻的必需元素。實(shí)驗(yàn)表明，缺少了Nramp5的水稻的產(chǎn)量比正常水稻降低了近90%。
　　為了減少水稻中的鎘而在產(chǎn)量上做出如此大的犧牲顯然是不能接受的，所以，科學(xué)家下一步希望僅僅改變Nramp5通道的選擇性，讓它只吸收植物必須的錳，而把對(duì)人體有害的鎘拒之門(mén)外。要做到這點(diǎn)并不容易，需要對(duì)這個(gè)蛋白質(zhì)通道有更加深入透徹的了解才行，科學(xué)家們還有更多的工作要做。